一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力高壓開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，通過(guò)電流轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)故障電流的開斷。本發(fā)明簡(jiǎn)化了高壓直流電力系統(tǒng)中高壓直流斷路器的結(jié)構(gòu)，在高電壓等級(jí)中應(yīng)用先進(jìn)的真空開關(guān)，取代目前大量使用的有溫室效應(yīng)的SF6開關(guān)。采用單操縱桿控制，用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三個(gè)真空斷路器的開斷與關(guān)合聯(lián)動(dòng)，計(jì)及動(dòng)作時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)它們的操作程序。全過(guò)程只用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)，只受一個(gè)控制系統(tǒng)控制。此外充分利用三個(gè)滅弧室本身的自閉力，使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)省力設(shè)計(jì)。轉(zhuǎn)移回路用來(lái)提供反向電流，實(shí)現(xiàn)電流的轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)可直接通過(guò)高壓直流系統(tǒng)向轉(zhuǎn)移回路充電，使其滿足高壓直流電力系統(tǒng)智能化的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力高壓開關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，具體是指一種基于快速斥力永磁機(jī)構(gòu)和聯(lián)動(dòng)關(guān)合的高壓直流真空斷路器，其通過(guò)電流轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)故障電流的開斷。

【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流(HVDC)輸電是構(gòu)架遠(yuǎn)距離、高傳輸節(jié)能、窄線路走廊、高運(yùn)行可靠性智能電網(wǎng)的組成部分。研究開發(fā)大容量遠(yuǎn)距離直流輸電技術(shù)與裝備已被列為《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006-2020)》能源重點(diǎn)領(lǐng)域中“超大規(guī)模輸配電和電網(wǎng)安全保障”優(yōu)先主題重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。HVDC輸電以交流輸電不可替代的優(yōu)點(diǎn)，在遠(yuǎn)距離大容量輸電、電纜輸電和交流系統(tǒng)的非同步聯(lián)絡(luò)等方面得到廣泛的應(yīng)用。推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)，依托智能模塊等先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展高壓大容量、高效率、遠(yuǎn)距離先進(jìn)輸電，增強(qiáng)遠(yuǎn)距離直流輸電可靠性已融入國(guó)家戰(zhàn)略。直流開關(guān)是直流電力系統(tǒng)的核心組件之一，起著關(guān)合和開斷電路以及改變系統(tǒng)的連接方式和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的雙重作用。2012年ABB公司宣布在直流斷路器研發(fā)領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，為打造更高效可靠的電力供應(yīng)系統(tǒng)鋪平了道路。
[0003]對(duì)于HVDC系統(tǒng)，基于電流轉(zhuǎn)移原理開斷系統(tǒng)短路電流是目前為止唯一可行的方案，傳統(tǒng)直流斷路器存在著開斷速度慢、主電路開斷和轉(zhuǎn)移電流的投入的同步性較差等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，簡(jiǎn)化高壓直流電力系統(tǒng)中高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)，在高電壓等級(jí)中應(yīng)用先進(jìn)的真空開關(guān)，取代目前大量使用的有溫室效應(yīng)的SF6開關(guān)。采用單操縱桿控制，實(shí)現(xiàn)三個(gè)真空斷路器的開斷與關(guān)合聯(lián)動(dòng)，計(jì)及動(dòng)作時(shí)間誤差，實(shí)現(xiàn)它們的操作程序，全過(guò)程只用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)，只受一個(gè)控制系統(tǒng)控制。此外充分利用三個(gè)滅弧室本身的自閉力，使機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)省力設(shè)計(jì)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，包括轉(zhuǎn)移電容器C、電感L、充電電阻Rc、等效電阻RlMd、三個(gè)真空斷路器(CB1、CB2、CB3)、避雷器Zn，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(操動(dòng)機(jī)構(gòu))、橫向拉桿和機(jī)箱。三個(gè)真空斷路器分別為主回路開關(guān)CB1、轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2和轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)CB3。電感L、轉(zhuǎn)移電容器C、轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2依次串聯(lián)后組成轉(zhuǎn)移回路與主回路開關(guān)CB1并聯(lián)；轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)CB3與充電電阻R。串聯(lián)后兩端分別接于轉(zhuǎn)移電容器C與轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2節(jié)點(diǎn)和地之間。避雷器Zn并聯(lián)于主回路開關(guān)CB1上。三個(gè)真空斷路器(CB1、CB2、CB3)、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、橫向拉桿和機(jī)箱組成高壓直流斷路器聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)。每一個(gè)真空斷路器都由引線、絕緣筒、真空斷路器、絕緣拉桿和拐臂組成；三個(gè)真空斷路器經(jīng)拐臂鏈接到由操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的橫向拉桿，操動(dòng)機(jī)構(gòu)固定到機(jī)箱。當(dāng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，橫向拉桿受到橫向的拉力帶動(dòng)拐臂三路開關(guān)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)開斷與聯(lián)動(dòng)關(guān)合，實(shí)現(xiàn)主回路分?jǐn)啵D(zhuǎn)移回路充電開關(guān)隔離，轉(zhuǎn)移回路聯(lián)動(dòng)投入等同步動(dòng)作。
[0007]三個(gè)真空斷路器用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(操動(dòng)機(jī)構(gòu))通過(guò)橫向拉桿機(jī)械同步控制，該操動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)投入轉(zhuǎn)移回路時(shí)間為0.5ms-l.5ms，開斷時(shí)間短，根據(jù)現(xiàn)有真空滅弧室的承受能力使總開斷時(shí)間控制在5ms左右。
[0008]本發(fā)明用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(操動(dòng)機(jī)構(gòu))通過(guò)橫向拉桿控制三個(gè)真空斷路器的動(dòng)作，達(dá)到聯(lián)動(dòng)的效果。其中操動(dòng)機(jī)構(gòu)起著斥力分?jǐn)?，永磁保持的作用，操?dòng)機(jī)構(gòu)輸出桿與橫向拉桿相連，實(shí)現(xiàn)三個(gè)真空斷路器的聯(lián)動(dòng)。轉(zhuǎn)移回路用來(lái)提供反向電流，實(shí)現(xiàn)電流的轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)可直接通過(guò)高壓直流系統(tǒng)向轉(zhuǎn)移回路充電，滿足高壓直流電力系統(tǒng)智能化的特點(diǎn)。本發(fā)明涉及的開關(guān)具有模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工業(yè)實(shí)現(xiàn)方便，運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)等幾個(gè)特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的高壓直流斷路器電路框圖。
[0010]圖2為本發(fā)明的高壓直流斷路器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3為快速斥力永磁機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:CB1為主回路開關(guān)；CB2為轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)；CB3為轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)；L為電感器；C為轉(zhuǎn)移電容器；Zn為避雷器；RlMd為負(fù)載等效電阻；
[0013]1引線；2絕緣筒；3主回路開關(guān)的真空滅弧室；4絕緣拉桿；5快速斥力永磁機(jī)構(gòu)(操動(dòng)機(jī)構(gòu));6拐臂；7橫向拉桿；8機(jī)箱。

【具體實(shí)施方式】
[0014]由圖1所示，本發(fā)明所用單元模塊參數(shù)為:15kV/10kA/lkHz，轉(zhuǎn)移電容器C為20kV/140 μ F，電感L為20kV/0.14mH。由圖2所示，操動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作帶動(dòng)橫向拉桿運(yùn)動(dòng)，三個(gè)真空斷路器通過(guò)鏈接到橫向拉桿上的拐臂實(shí)現(xiàn)其軸向上的聯(lián)動(dòng)開斷與聯(lián)動(dòng)關(guān)合。當(dāng)電力系統(tǒng)中檢測(cè)到故障電流時(shí)，操動(dòng)機(jī)構(gòu)接到指令動(dòng)作，主回路開關(guān)CB1和轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)CB3同時(shí)分閘，轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)CB2在主回路開關(guān)CB1和轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)CB3分閘后1ms實(shí)現(xiàn)合閘，投入反向電流，實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)移，開斷故障電流。
[0015]操動(dòng)機(jī)構(gòu)的合閘行程為26mm，拉桿13mm，機(jī)構(gòu)保持力為3000N，足夠合閘功，以克服分閘彈簧和觸頭彈簧。合閘電容參數(shù)為450V/3300y F(充電到300V)。分閘時(shí)，斥力機(jī)構(gòu)在1ms始動(dòng)分到1mm，繼續(xù)2m/s分速，最后靠分閘簧分到額定開距以及保持分閘狀態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，包括轉(zhuǎn)移電容器(C)、電感(L)、充電電阻(Rc)、等效電阻(Rltjad)、三個(gè)真空斷路器、避雷器(Zn)、快速斥力永磁機(jī)構(gòu)、橫向拉桿和機(jī)箱；三個(gè)真空斷路器分別為主回路開關(guān)(CBl)、轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)(CB2)和轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)(CB3);電感(L)、轉(zhuǎn)移電容器(C)和轉(zhuǎn)移回路投入開關(guān)(CB2)依次串聯(lián)后組成轉(zhuǎn)移回路，再與主回路開關(guān)(CBl)并聯(lián)；轉(zhuǎn)移回路充電開關(guān)(CB3)與充電電阻(R。)串聯(lián)后一端接于(C)與(CB2)節(jié)點(diǎn)，另一端接地；避雷器(Zn)并聯(lián)于主回路開關(guān)(CBl)上；三個(gè)真空斷路器、快速斥力永磁機(jī)構(gòu)、橫向拉桿和機(jī)箱組成高壓直流斷路器聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)；每個(gè)真空斷路器都由引線、絕緣筒、真空斷路器、絕緣拉桿和拐臂組成；三個(gè)真空斷路器經(jīng)拐臂鏈接到由快速斥力永磁機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的橫向拉桿，快速斥力永磁機(jī)構(gòu)固定到機(jī)箱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，其特征在于:三個(gè)真空斷路器用一套快速斥力永磁機(jī)構(gòu)通過(guò)橫向拉桿機(jī)械同步控制，該操動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)投入轉(zhuǎn)移回路時(shí)間為0.5ms-l.5ms,使總開斷時(shí)間控制在5ms左右。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于聯(lián)動(dòng)電流轉(zhuǎn)移的直流真空斷路器，其特征在于:快速斥力永磁機(jī)構(gòu)的合閘行程為26mm，拉桿13mm，機(jī)構(gòu)保持力為3000N，足夠合閘功，克服分閘彈簧和觸頭彈簧；合閘時(shí)，電容參數(shù)為450V/3300y F ;分閘時(shí)，斥力機(jī)構(gòu)在Ims始動(dòng)分到1_，繼續(xù)2m/s分速，最后靠分閘簧分到額定開距以及保持分閘狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H01H33/666GK104282483SQ201410513836
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月29日
【發(fā)明者】鄒積巖, 段雄英, 劉曉明, 董文亮 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)