CN103117188B - 一种直流断路器用快速开关 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流断路器用快速开关，所述快速开关包括主回路机构、电磁斥力机构、控制回路和缓冲保持机构；所述主回路机构通过电磁斥力机构和控制回路连接，所述电磁斥力机构通过缓冲保持机构固定在水平面上。解决了多个隔离开关单独驱动的动作分散性问题，可同时安装多个驱动机构，提供较大的驱动力，同时简化了电磁斥力机构使用中分合闸保持机构的使用；结构简单，设计紧凑。
Description
技术领域
本发明属于高压绝缘技术领域，具体涉及一种直流断路器用快速开关。
背景技术
基于电压源换流站(voltage source converter，VSC)的高压直流输电（High Voltage DirectCurrent Transmission，HVDC）的进步使构建直流电网（DC-grid）成为可能。相对于交流电网，直流电网短路电流大且上升速率快，对网络危害更大。因此，需要可靠的高压直路断路器来迅速切除故障，以避免直流电网的电压解列，保证换流站的正常运行。为了减少对换流站的扰动，尤其是减少对没有连接到故障点的电缆和输电线路的影响，应在几ms内切除故障。
现有的机械式高压直流断路器可以在数十ms内分断直流电流，因其速度慢而无法满足可靠直流电网的要求。用于直流断路器的半导体开关可以很容易的克服动作速度上的限制，但其传输损耗较大，约占到电压源型换流站损耗的30%。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种直流断路器用快速开关，解决了多个隔离开关单独驱动的动作分散性问题，可同时安装多个驱动机构，提供较大的驱动力，同时简化了电磁斥力机构使用中分合闸保持机构的使用；结构简单，设计紧凑。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
提供一种直流断路器用快速开关，所述快速开关包括主回路机构、电磁斥力机构、控制回路和缓冲保持机构；所述主回路机构通过电磁斥力机构和控制回路连接，所述电磁斥力机构通过缓冲保持机构固定在水平面上。
所述主回路机构包括金属封闭容器、绝缘套管、均压电阻、隔离开关、绝缘转轴和支架A；所述均压电阻、隔离开关、绝缘转轴和支架A均置于所述金属封闭容器内部，所述均压电阻与隔离开关并联；所述隔离开关的动触头固定在绝缘转轴上；所述绝缘转轴的一端与穿过金属封闭容器的联动装置连接；所述绝缘转轴通过支架A支撑，所述支架A固定在金属封闭容器底部。
所述绝缘套管的个数为所述隔离开关个数的2倍，所述均压电阻个数与隔离开关的个数相等。
所述绝缘套管通过螺纹连接的方式安装在所述金属封闭容器的侧壁上，其一端与隔离开关连接，另一端和与其串联的绝缘套管连接。
所述金属封闭容器内充有SF6气体。
所述电磁斥力机构包括分闸线圈a1、合闸线圈a2、铜盘连杆、支架B和联动装置；所述铜盘连杆包括铜盘和连杆；所述分闸线圈a1和合闸线圈a2均通过所述支架B固定，所述连杆连接所述联动装置，且其从上到下依次穿过分闸线圈a1、铜盘和合闸线圈a2与所述缓冲保持机构的分闸弹簧连接。
所述控制回路包括电子监控模块和放电回路；所述放电回路包括储能电容，所述电子监控模块通过放电回路连接所述电磁斥力机构。
所述缓冲保持机构包括缓冲胶垫、分闸弹簧和底座；所述缓冲胶垫置于所述金属封闭容器内壁，所述分闸弹簧通过底座固定在水平面上。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1）采用多断口隔离开关串联以承受较高电压等级；
2）解决了多个隔离开关单独驱动的动作分散性问题；
3）可同时安装多个驱动机构，提供较大的驱动力；
4）简化了电磁斥力机构使用中分合闸保持机构的使用；
5）结构简单，采用SF6绝缘介质，使结构更紧凑；
6）将本发明提供的快速开关串联使用即可应用于更高电压等级的高压直流断路器中，用于快速分合闸。
附图说明
图1是直流断路器用快速开关的结构图；
图2是本发明实施例中联动装置受力分析图；
图3是本发明实施例中隔离开关和均压电阻并联示意图；
其中，1-电子监控模块，2-联动装置，3-金属封闭容器，4-隔离开关，5-绝缘套管，6-绝缘转轴，7-连杆，8-分闸线圈a1，9-合闸线圈a2，10-分闸弹簧，11-底座，12-铜盘，13-储能电容。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1，提供一种直流断路器用快速开关，所述快速开关包括主回路机构、电磁斥力机构、控制回路和缓冲保持机构；所述主回路机构通过电磁斥力机构和控制回路连接，所述电磁斥力机构通过缓冲保持机构固定在水平面上。
所述主回路机构包括金属封闭容器3、绝缘套管5、均压电阻、隔离开关4、绝缘转轴6和支架A；所述、隔离开关4、绝缘转轴6和支架A均置于所述金属封闭容器3内部，所述均压电阻与隔离开关4并联；所述隔离开关4的动触头固定在绝缘转轴6上；所述绝缘转轴6的一端与穿过金属封闭容器3的联动装置2连接；所述绝缘转轴6通过支架A支撑，所述支架A固定在金属封闭容器3底部。
所述绝缘套管5的个数为所述隔离开关4个数的2倍，所述均压电阻个数与隔离开关4的个数相等。
所述绝缘套管5通过螺纹连接的方式安装在所述金属封闭容器3的侧壁上，其一端与隔离开关4连接，另一端和与其串联的绝缘套管5连接。
所述金属封闭容器3内充有SF6气体。
所述电磁斥力机构包括分闸线圈a18、合闸线圈a29、铜盘连杆、支架B和联动装置2；所述铜盘连杆包括铜盘12和连杆7；所述分闸线圈a18和合闸线圈a29均通过所述支架B固定，所述连杆7连接所述联动装置2，且其从上到下依次穿过分闸线圈a18、铜盘12和合闸线圈a29与所述缓冲保持机构的分闸弹簧10连接。
所述控制回路包括电子监控模块1和放电回路；所述放电回路包括储能电容13，所述电子监控模块1通过放电回路连接所述电磁斥力机构。电子监控模块1包括电流互感器、单片机和光控开关，采用单片机采集电流和控制，光控开关串联在放电回路里，以控制储能电容13放电。
所述缓冲保持机构包括缓冲胶垫、分闸弹簧10和底座11；所述缓冲胶垫置于所述金属封闭容器3内壁，所述分闸弹簧10通过底座11固定在水平面上。
本发明提供的直流断路器用快速开关工作过程为：
A、正常导通时，隔离开关4闭合，其动触头固定于绝缘转轴6上，串联在电路中。
B、需要电路开断时，首先触发导通储能电容13的放电回路，储能电容13向分闸线圈a18放电产生持续几ms的脉冲电流。
C、铜盘12因感应涡流而受到电磁斥力F1作用运动，同时迅速带动联动装置2，触头压力为F2，如图2所示。在几ms时间内电磁斥力产生较小行程L1，因其联动装置2使得隔离开关4触头间形成较大开距L2，以耐受较高电压。
D、金属封闭容器3内安装缓冲胶垫使绝缘转轴6减速，分闸弹簧10提供分闸保持力，完成分闸。隔离开关4并联均压电阻，使各断口均匀承压，如图3所示，R表示均压电阻，k表示隔离开关。
E、合闸时，合闸线圈a29受到脉冲电流作用，产生的电磁斥力使得隔离开关4闭合，金属封闭容器3内安装缓冲胶垫使绝缘转轴6减速，同时触头间的压力提供了合闸保持力，完成合闸。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1. 一种直流断路器用快速开关，其特征在于：所述快速开关包括主回路机构、电磁斥力机构、控制回路和缓冲保持机构；所述主回路机构通过电磁斥力机构和控制回路连接，所述电磁斥力机构通过缓冲保持机构固定在水平面上；
所述主回路机构包括金属封闭容器、绝缘套管、均压电阻、隔离开关、绝缘转轴和支架A；所述隔离开关、绝缘转轴和支架A均置于所述金属封闭容器内部，所述均压电阻与隔离开关并联；所述隔离开关的动触头固定在绝缘转轴上；所述绝缘转轴的一端与穿过金属封闭容器的联动装置连接；所述绝缘转轴通过支架A支撑，所述支架A固定在金属封闭容器底部；
所述绝缘套管的个数为所述隔离开关个数的2倍，所述均压电阻个数与隔离开关的个数相等；
所述绝缘套管通过螺纹连接的方式安装在所述金属封闭容器的侧壁上，其一端与隔离开关连接，另一端和与其串联的绝缘套管连接；
所述金属封闭容器内充有SF6气体；
所述电磁斥力机构包括分闸线圈a1、合闸线圈a2、铜盘连杆、支架B和联动装置；所述铜盘连杆包括铜盘和连杆；所述分闸线圈a1和合闸线圈a2均通过所述支架B固定，所述连杆连接所述联动装置，且其从上到下依次穿过分闸线圈a1、铜盘和合闸线圈a2与所述缓冲保持机构的分闸弹簧连接；
所述控制回路包括电子监控模块和放电回路；所述放电回路包括储能电容，所述电子监控模块通过放电回路连接所述电磁斥力机构；
所述缓冲保持机构包括缓冲胶垫、分闸弹簧和底座；所述缓冲胶垫置于所述金属封闭容器内壁，所述分闸弹簧通过底座固定在水平面上。
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