CN103236684A - 抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置，固定在全封闭组合电器的中心导体上，高频磁环装置包括：绝缘套筒，套设在中心导体上；多个磁环组，并列套设在绝缘套筒的外壁上；绝缘件，设置在相邻的两个磁环组之间。本发明有效地解决了现有技术中VFTO抑制方式结构复杂、造价高、可靠性低的缺点。

Description

抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置

技术领域

本发明具体涉及一种抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置。

背景技术

全封闭组合电器（Gas Insulate Switchgear,简称GIS）中的隔离开关在切合空载短母线的操作过程中，由于隔离开关触头间的多次击穿和行波在GIS内部的传播、反射和叠加，会产生特快速暂态过电压（Very Fast Transient Overvoltage，简称VFTO）。VFTO的振荡频率可高至上百兆赫兹，波头上升时间可短至几个纳秒，振荡幅值理论上最高可达3pu。随着我国电网电压等级的不断提高，VFTO对一次电力设备（尤其是变压器等绕组型设备）绝缘的威胁和变电站中二次设备的电磁干扰也越来越严重。工程上急需VFTO的有效抑制措施。VFTO对设备绝缘危害主要源于两个方面，一是过电压幅值，另一是波形上升沿陡度。其中波形上升沿陡度是造成VFTO作用下变压器绕组间电压分布不均匀的主要原因。因此，抑制VFTO，除了抑制其幅值，更重要的是抑制其陡度。

目前，现有的VFTO抑制方式主要有：在隔离开关内部加装并联电阻，在变电站适当位置加装避雷器等。加装并联电阻虽可显著降低VFTO的水平，但是，也增加了开关设备结构的复杂性和对操作机构的要求，也增加了设备的故障率，同时开关设备的制造成本也将大幅增加。在隔离开关中加装并联电阻，会使得隔离开关结构复杂，并需要操动机构配合操作。高压电阻本身也是一个故障率较高的元件，已被现场应用所证明。这种方式具有结构复杂、造价高、可靠性低的缺点。

发明内容

本发明旨在提供一种抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置，以解决现有技术中VFTO抑制方式结构复杂、造价高、可靠性低的缺点。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置，固定在全封闭组合电器的中心导体上，高频磁环装置包括：绝缘套筒，套设在中心导体上；多个磁环组，并列套设在绝缘套筒的外壁上；绝缘件，设置在相邻的两个磁环组之间。

进一步地，高频磁环装置还包括屏蔽罩，屏蔽罩安装在中心导体上并且罩设在多个磁环组的外侧。

进一步地，绝缘件为设置在磁环组侧面上的热缩管，或者绝缘件为在磁环组侧面上由环氧树脂浇注形成的绝缘体。

进一步地，每个磁环组包括多个磁环。

进一步地，每个磁环组包括一个磁环。

进一步地，绝缘套筒位于多个磁环组的两端处设置定位法兰，定位法兰的外径大于磁环组的内径。

进一步地，屏蔽罩为金属筒体。

进一步地，中心导体为空心管或实心圆柱体结构。

应用本发明的技术方案，抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置固定在全封闭组合电器的中心导体上，高频磁环装置包括：绝缘套筒，套设在中心导体上；多个磁环组，并列套设在绝缘套筒的外壁上；绝缘件，设置在相邻的两个磁环组之间。磁环组套在中心导体上，改变了其所在线段的波阻抗，增加了电感和涡流。VFTO行波传播至磁环组处时会产生折反射，经过磁环组部分的行波的陡度会因磁环组电感的作用而降低，幅值会因磁环涡流作用而降低。从而磁环组总体上改变了VFTO行波的折反射和叠加过程，同时也消耗了行波的能量，降低了行波波头幅值和陡度，从而减小了VFTO。绝缘套筒保证了磁环组与中心导体之间绝缘。通过采用高频磁环抑制VFTO的高频磁环装置自身结构简单，并且无动作部件等操作机构的要求，增加了高频磁环装置的可靠性，并且材料选择和结构上经济性好。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置的实施例的结构示意图。

上述附图中具有以下附图标记：

10、中心导体；20、绝缘套筒；21、定位法兰；30、磁环组；31、磁环；40、绝缘件；50、屏蔽罩。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置的实施例，具体参见图1，本实施例的高频磁环装置固定在全封闭组合电器的中心导体10上，高频磁环装置包括绝缘套筒20、多个磁环组30和绝缘件40，绝缘套筒20套设在中心导体10上，多个磁环组30并列套设在绝缘套筒20的外壁上，绝缘件40设置在相邻的两个磁环组30之间。整个高频磁环装置通过绝缘套筒20套装并固定在GIS设备的中心导体10上。

磁环组由软磁材料制成，为圆筒形结构，材料可以是铁氧体、非晶等。绝缘件和绝缘套筒由耐高温的高强度绝缘材料制成，可以是聚四氟乙烯、环氧树脂等，绝缘套筒还可以选择高强度热缩管。

磁环组套在中心导体上，改变了其所在线段的波阻抗，增加了电感和涡流。VFTO行波传播至磁环组处时会产生折反射，经过磁环组部分的行波的陡度会因磁环组电感的作用而降低，幅值会因磁环涡流作用而降低。从而磁环组总体上改变了VFTO行波的折反射和叠加过程，同时也消耗了行波的能量，降低了行波波头幅值和陡度，从而减小了VFTO。绝缘套筒保证了磁环组与中心导体之间绝缘。通过采用高频磁环抑制VFTO的高频磁环装置自身结构简单，并且无动作部件等操作机构的要求，增加了高频磁环装置的可靠性，并且材料选择和结构上经济性好。

本实施例进一步优选地，高频磁环装置还包括屏蔽罩50，屏蔽罩50安装在中心导体10上并且罩设在多个磁环组30的外侧。

屏蔽罩由轴对称的金属筒体构成，并通过螺栓固定于GIS中心导电杆上。所用金属可以为铜、铝、不锈钢等。屏蔽罩作用为：改善磁环表面的电场分布，避免局部场强过高而产生局部放电，同时也具有承接磁环在使用中损坏后掉落的碎渣或碎块的作用，防止其掉落在GIS外壁内侧而形成局部绝缘隐患。

本实施例的绝缘件40为在磁环组30侧面上由环氧树脂浇注形成。在一种未示出的实施例中，绝缘件40为设置在磁环组30侧面上的热缩管。

每个磁环组30包括1个磁环31，即相邻的两个磁环31之间设置有绝缘件40。本实施例中的磁环组中的磁环31之间设置有绝缘件，需要说明的是，在未示出的一种实施例中，多个磁环31之间相互贴合，并且磁环之间不具有绝缘件，即多个磁环31之间设置有绝缘件40，并且同样可以达到磁环组抑制的作用。

绝缘套筒20位于多个磁环组30的两端处设置定位法兰21，定位法兰21的外径大于磁环组30的内径。磁环和绝缘件的安装和配合可以采用以下几种（但不限于这几种）方式实现：

方式1：本方式中的绝缘件为绝缘垫片，首先将一个定位法兰固定于GIS设备的中心导体上，然后在中心导体上套装绝缘套筒，然后依次间隔放置磁环、绝缘垫片、磁环、绝缘垫片，直至全部磁环和绝缘垫片放置完毕，在绝缘套筒的另外一端安装定位法兰，将整个磁环串相互压紧，并将整个装置牢靠固定于GIS中心导体之上。

方式2：首先将一个定位法兰固定于GIS设备的中心导体上，然后在中心导体上套装绝缘套筒，然后在指定位置间隔均匀地放置磁环（即磁环之间保持相同间隙），然后在绝缘套筒的另外一端安装定位法兰，并将整个装置牢靠固定于GIS中心导体之上。然后通过浇注的方法在各个磁环之间填充绝缘材料（如环氧树脂），其最终凝固形状为与磁环和中心导体同轴的圆筒形绝缘件，本方式可使磁环和绝缘材料充分接触，绝缘件更加牢固。

方式3：与方式1相似，但磁环之间不加绝缘而是相互直接紧密接触。磁环表面通过热缩管或环氧浇注形成与磁环紧密接触的绝缘件。

方式4：与方式2相似，但在环氧树脂浇注时同时在磁环表面形成绝缘件。

方式5：与方式1相似，组内磁环间紧密接触并不相互绝缘。磁环组与磁环组之间采用方式1的绝缘垫圈或方式2的环氧浇注相互绝缘。磁环组表面通过热缩管或环氧浇注形成与磁环组紧密接触的绝缘件。

屏蔽罩的安装可以采用以下几种（但不限于这几种）方式实现：

方式1：单端固定的单一屏蔽罩。适用于较短磁环组的情况。固定端应为屏蔽罩远离隔离开关断口一侧。将固定端改在屏蔽罩的左端或右端即可，如果隔离开关断口位于磁环部分的左侧，则固定端选在磁环串的右侧。

方式2：中间固定的单一屏蔽罩。适用于中等长度磁环组的情况。

方式3：单端固定的多个屏蔽罩。适用于较长磁环组的情况。固定端应为屏蔽罩远离隔离开关断口一侧；或者靠近隔离开关断口的一半屏蔽罩的固定端为其远离断口的一侧，远离断口的一半的固定端为其靠近断口的一侧。

方式4：中间固定的多个屏蔽罩。适用于较长磁环组的情况。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.通过采用高频磁环抑制VFTO自身结构简单，并且无动作部件等操作机构的要求，增加了高频磁环装置的可靠性，并且材料选择和结构上经济性好。

2.通过加强磁环之间绝缘以及磁环组表面绝缘的方法避免VFTO作用下磁环表面产生沿面放电而削弱抑制效果的情况。

3.屏蔽罩可以改善磁环外表面及附近电场的分布，改善GIS内部空间的电场分布，避免高频磁环边缘出现强电场区域，避免GIS内部出现强电场区域，避免因局部电场强度过高而造成的异常放电或绝缘故障。可以保证安装有抑制VFTO的高频磁环装置的GIS设备的正常运行。屏蔽罩还可以避免屏蔽罩悬空端和中心导体之间产生放电，使得VFTO对应的行波电流始终在GIS中心导体内通过，以充分发挥磁环的抑制作用。同时，屏蔽罩还具有收集磁环装置脱落粉末和碎块的作用，确保GIS设备的正常运行。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抑制特快速暂态过电压的高频磁环装置，固定在全封闭组合电器的中心导体（10）上，其特征在于，所述高频磁环装置包括：

绝缘套筒（20），套设在所述中心导体（10）上；

多个磁环组（30），并列套设在所述绝缘套筒（20）的外壁上；

绝缘件（40），设置在相邻的两个所述磁环组（30）之间。

2.根据权利要求1所述的高频磁环装置，其特征在于，所述高频磁环装置还包括屏蔽罩（50），所述屏蔽罩（50）安装在所述中心导体（10）上并且罩设在所述多个磁环组（30）的外侧。

3.根据权利要求1所述的高频磁环装置，其特征在于，所述绝缘件（40）为设置在所述磁环组（30）侧面上的热缩管，或者所述绝缘件（40）为在所述磁环组（30）侧面上由环氧树脂浇注形成的绝缘体。

4.根据权利要求1所述的高频磁环装置，其特征在于，每个所述磁环组（30）包括多个磁环（31）。

5.根据权利要求1所述的高频磁环装置，其特征在于，每个所述磁环组（30）包括一个磁环（31）。

6.根据权利要求1所述的高频磁环装置，其特征在于，所述绝缘套筒（20）位于所述多个磁环组（30）的两端处设置定位法兰（21），所述定位法兰（21）的外径大于所述磁环组（30）的内径。

7.根据权利要求2所述的高频磁环装置，其特征在于，所述屏蔽罩（50）为金属筒体。

8.根据权利要求1所述的高频磁环装置，其特征在于，所述中心导体（10）为空心管或实心圆柱体结构。

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