CN102290782A - 智能柱上永磁真空开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能柱上永磁真空开关，包括零序电流互感器、控制单元、以及继电保护装置，零序电流互感器实时监测单相接地故障的特征量，控制单元接收所述单相接地故障的特征量，判断故障发生的位置后发出关闭指令；继电保护装置，接收所述的关闭指令，隔离故障线路。本发明通过一体化设计的高精度监测单元检测单相接地故障的特征量来判断否发生单相接地故障，克服了外挂零序电流互感器及电压互感器的缺点。

Description

智能柱上永磁真空开关

技术领域

本发明涉及一种真空开关，具体地说是一种智能柱上永磁真空开关，属于电力系统保护与控制领域，

背景技术

在10～35kV中压配电网(以下简称配电网)中，中性点一般采用不接地、经消弧线圈接地和经电阻接地三种方式之一。当配电网发生单相接地故障时，故障电流小，因此称为小电流接地系统。由于线电压仍然对称，配电网发生单相接地故障时，配电网仍然可以带故障运行0.5～2小时。

但单相接地故障由于非故障相对地电压升高(完全接地时升至线电压值)，系统中的绝缘薄弱点可能被击穿，造成短路故障，而且，因故障点产生电弧，会烧坏设备并可能发展成为相间短路故障，甚至有可能谐振过电压，其值可以达到相电压的2.5-3倍，影响系统设备安全，因此，希望尽快实行故障隔离。

配电网的单相接地故障属于常见故障，目前配电网实现故障隔离主要变电站出线开关、柱上开关及负荷开关等，所用柱上开关均没有单相接地故障检测装置，因此，如果要检测配电网单相接地故障，常用的方法主要有以下几种：

(1)外挂零序电流互感器：为了检测配电网的单相接地故障特征量，需要在线路各区段和分支线外挂零序电流互感器，这种方法不仅安装麻烦，特别是架空线路安装非常困难，而且还增加了安全隐患。

(2)安装FTU：采用FTU模拟电压-时间型开关特性，利用各个配电开关特性的相互配合隔离单相接地故障。但这种方法同样需要在线路各区段和分支线安装FTU，不仅增加了成本，还增加了安全隐患。

发明内容

本发明的目的是针对目前配电网常用柱上开关所存在的问题，提供了一种一体化设计的智能柱上永磁真空开关，实现接地故障检测、故障信号上传和执行故障隔离等功能，与控制单元或继电保护装置密切配合，真正实现了柱上开关的智能化，而且绝缘性能好，可靠性高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种智能柱上永磁真空开关，包括：

零序电流互感器，用于实时监测单相接地故障的特征量，

控制单元，用于接收所述单相接地故障的特征量，判断故障发生的位置后发出关闭指令；

以及继电保护装置，用于接收所述的关闭指令，隔离故障线路。

以上方案中，判断线路是否发生单相接地故障，主要是通过一体化设计的高精度监测单元检测单相接地故障的特征量来判断的，克服了外挂零序电流互感器及电压互感器的缺点。

采用本发明的一体化设计的柱上智能永磁真空开关，具有以下显著的优点：

(1)相比现有的柱上开关，本发明将检测单元内置于开关本体内，集故障检测、信号上传和故障隔离于一体，简单可靠，很好地满足继电保护的需求，及时准确发现故障并执行故障隔离，满足智能电网的需求；

(2)相对现有技术，常规技术方案存在将智能及控制设备与开关设备进行独立设计的思想，本发明用永磁真空开关取代现有弹簧操动机构，采用永磁真空开关、电流互感器和高压母线的一体化设计，使其形成了一个完整的整体，使得设备结构紧凑，体积小、重量轻，更适合在柱上开关中使用。

(3)本发明采用永磁操动机构和硅橡胶绝缘，动作部件少，绝缘性能高，使用寿命长。本发明采用硅橡胶绝缘材料将永磁真空开关、故障信号检测单元及信号传输单元进行一体化设计，克服了现有技术中永磁真空开关体积大无法在高压条件下解决绝缘距离的技术问题。

附图说明

图1是本发明智能柱上永磁真空开关的外部结构示意图。

图2是本发明智能柱上永磁真空开关的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步地说明。

一种智能柱上永磁真空开关，其外部结构如图1所示，包括外壳3，以及带硅橡胶绝缘2的进线套管1。其内部结构如图2所示，包括：零序电流互感器2和永磁真空开关5，零序电流互感器2实时监测单相接地故障的特征量。控制单元接收所述单相接地故障的特征量，判断故障发生的位置后发出关闭指令，本实施例所用控制单元为单片机或者其它具有信号接收、信号处理和发出控制信号的智能计算处理装置，如微型计算机等。永磁真空开关5接收单片机的指令，并快速切断单相接地故障，实现故障隔离。

本实施例中永磁真空开关5的永磁机构4的机械零件比其它传统的机构少的多，所占的空间体积小，开关的每相各配独立永磁机构，可以实现开关三相同时或独立操作方式。和弹簧操动机构相比，永磁机构的特性非常接近真空断路器的要求，它可以与真空灭弧室直接相连，使零部件数减到最少，大大提高了其工作可靠性，其特点是动作速度快、时间精确且寿命长。而传统的操动机构都使用极其复杂的传动机构，该传动结构负责将一个机构的动能传递到断路器的三相动触头，并且分合闸都需要保持机械锁扣。这些机械零件在每一次的分合闸操作过程中都受到机械冲击，很容易发生机械故障。

在小电流接地系统中，零序电流互感器2一次电流是一次三相电流的向量和(在正常三相平衡时为0)，当发生一次系统单相接地故障时三相平衡关系被打破，这时零序电流互感器的付方就有电流，从而可以通过对零序电流分量的检测判断是否发生单相接地故障。通过内置零序电流互感器，使开关具备了检测单相接地故障的功能。当小电流接地系统发生单相接地故障时，开关本体就地实现零序电流检测，并与其他开关进行高速通信，从而判断故障发生的位置，将信号上传给控制单元或继电保护装置，继电保护装置发出指令，开关操作，迅速隔离故障线路，准确实现了故障隔离，因此本发明可以使柱上开关很方便地实现测量、通信及故障隔离，很好地满足智能电网的需求。

本实施例中开关绝缘均采用硅橡胶绝缘及专用绝缘结构使得开关不仅具有智能化的功能，还具有紧凑的结构、较小的体积和较轻重量。同时硅橡胶绝缘具有卓越的耐高低温、耐臭氧、耐电晕特性，憎水性好，耐污得到了很大程度的提升，生产工艺简单，产品合格率搞，生产能耗低，极大地提高了断路器的绝缘性能。

本发明采用硬件与软件、本体与检测综合协调的一体化设计，该开关通过内置检测单元，集中了故障检测和故障隔离的功能，独特设计的永磁操动机构，以及可靠的硅橡胶绝缘，使设备具有了独特的技术优势，能够很好地满足智能电网的需求。

Claims (3)

1.一种智能柱上永磁真空开关，其特征在于，包括：

零序电流互感器，用于实时监测单相接地故障的特征量，

控制单元，用于接收所述单相接地故障的特征量，判断故障发生的位置后发出关闭指令；

以及继电保护装置，用于接收所述的关闭指令，隔离故障线路。

2.根据权利要求1所述智能柱上永磁真空开关，其特征在于：零序电流互感器内置于永磁真空开关内。

3.根据权利要求1或2所述智能柱上永磁真空开关，其特征在于：永磁真空开关、零序电流互感器及控制单元通过硅橡胶绝缘材料一体化成型。

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