CN104143462B - 一种高压直流快速合闸开关及其开关断口结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压直流快速合闸开关及其开关断口结构，该开关断口结构包括上下相对设置的静端组件和动端组件，静端组件由主体呈筒形结构的静支座和固定安装在静支座下端的静触指组成，动端组件由主体呈筒形结构的动支座以及沿轴向导电滑动装配在动支座上端部的动触头组成，动触头为两端开口、横截面呈圆形的筒体结构，该筒体的上段为与静触指插合接触的接触导电段、下段为与动支座导向移动配合的滑动导电段，该筒体的内部设有用于固定连接绝缘拉杆的连接板。本发明的开关断口的接触电阻小，耐温升能力强，通流能力高，且运动部件只有动触头，该动触头结构简单、质量小，所需的操作功小，故合闸速度快。
Description
技术领域
本发明属于高压直流开关领域，具体涉及一种适用于高压直流转换开关（NBGS）的高压直流快速合闸开关，另外还涉及该高压直流快速合闸开关采用的开关断口结构。
背景技术
高压直流转换开关是高压直流输电系统中的关键设备之一，主要用于进行直流输电系统中各种运行方式及接地系统的转换等，在保证直流输电系统安全稳定运行中发挥着重要作用。NBGS是高压直流转换开关的一种，全称为中性母线接地开关，装设于中性线与换流站接地网之间， 它除了包含有一个带振荡回路的直流开关外，还需要一个快速合闸开关。正常运行时，快速合闸开关处于断开位置，而带振荡回路的直流开关位于合闸位置，一旦系统的接地极线路故障，快速合闸开关立即合闸，使中性线与站内接地极连接，从而确保中性线电压不会急剧增加。当故障消除后，带振动回路的直流开关拉开流入站内接地网的直流电流，振荡过程结束后，快速合闸开关拉开，带振动回路的直流开关合闸。由此可见，该快速合闸开关只起合闸作用，不进行电流的分断。
为了满足工作要求，高压直流快速合闸开关必须具有快速合闸能力，并能耐受较大的故障电流。近年来，直流输电凭借自身优势发展迅速，高压直流输电系统对快速合闸开关要求越来越高。±800kV特高压直流输电工程要求快速合闸开关的额定通流能力需达到5300A，而±1100kV直流输电工程要求其额定通流能力为5500A，目前还没有能够满足±1100kV直流输电工程的快速合闸开关。
发明内容
本发明的目的是提供一种合闸速度快、通流能力强的高压直流快速合闸开关，它适用于±1100kV直流输电工程中的高压直流转换开关（NBGS）。同时本发明的目的还在于提供该高压直流快速合闸开关采用的开关断口结构。
为了实现以上目的，本发明所提供的高压直流快速合闸开关采用如下技术方案：
一种高压直流快速合闸开关，包括瓷套、沿瓷套轴线上下装配在瓷套内部的静端组件和动端组件，所述静端组件由主体呈筒形结构的静支座和固定安装在静支座下端的静触指组成，所述动端组件由主体呈筒形结构的动支座以及沿轴向导电滑动装配在动支座上端部的动触头组成，动触头为两端开口、横截面呈圆形的筒体结构，该筒体的上段为与静触指插合接触的接触导电段、下段为与动支座导向移动配合的滑动导电段，该筒体的内部设有用于固定连接绝缘拉杆的连接板。
所述动触头的接触导电段上端设有向内收拢的收口段，该收口段的外轮廓线由与接触导电段光滑过渡连接的下部过渡圆弧、与下部过渡圆弧光滑相接的中部圆弧以及与中部圆弧光滑相接的上部边沿圆弧组成。
所述静支座上开有散热孔。
所述动支座下端一体设置有下接线座，所述静支座上端一体设置有上接线座。
本发明所提供的开关断口结构采用如下技术方案：
一种开关断口结构，包括上下相对设置的静端组件和动端组件，所述静端组件由主体呈筒形结构的静支座和固定安装在静支座下端的静触指组成，所述动端组件由主体呈筒形结构的动支座以及沿轴向导电滑动装配在动支座上端部的动触头组成，动触头为两端开口、横截面呈圆形的筒体结构，该筒体的上段为与静触指插合接触的接触导电段、下段为与动支座导向移动配合的滑动导电段，该筒体的内部设有用于固定连接绝缘拉杆的连接板。
所述动触头的接触导电段上端设有向内收拢的收口段，该收口段的外轮廓线由与接触导电段光滑过渡连接的下部过渡圆弧、与下部过渡圆弧光滑相接的中部圆弧以及与中部圆弧光滑相接的上部边沿圆弧组成。
所述动触头的滑动导电段套装在所述动支座外壁上。
所述动支座内部设有支撑筋，该支撑筋上开有用于对绝缘拉杆进行支撑导向的导向孔。
所述静支座上开有散热孔。
所述静触指为单道表带触指。
本发明的高压直流快速合闸开关进行合闸工作时，通过绝缘拉杆带动动触头向上运动，动触头上端接触导电段与静触指接触形成静端至动端的传导通路，实现整个回路的导通。本发明中高压直流快速合闸开关的动端组件只有一个整体结构的动触头和一个动支座，静端组件只有一个静支座和静触指，零件数量少，结构简单，开关断口的接触电阻小，耐温升能力强，因此其通流能力高，而且装配简单，成本低；本发明的开关断口运动部件只有动触头，该动触头结构简单，质量小，一方面所需的操作功小，合闸速度快，另一方面可以适当增大动触头的直径，这样就增大了动触头与静触指的接触面积，从而进一步提高通流能力。
进一步地，动触头最上端具有向内收拢的收口段，该收口段的外轮廓线由三段圆弧衔接而成，设置收口段，一是可以方便动触头与静触指的插接配合，二是可以使动触头的静电场更加均匀，这样可以提高开关断口的绝缘裕度；一般情况下，下部过渡圆弧半径越大越有利于提高断口的绝缘水平，但是过大会使动触头的刚分点与动触头最上端顶点距离过大，这样又会减小断口的绝缘水平，而采用上述结构后，可用三段圆弧的半径为参数来进行静电场计算，通过优化三段圆弧的半径大小，可使本发明的断口结构具有最佳的绝缘水平，这样就可以减小断口开距，从而缩短合闸时间。
进一步地，静支座上开设有散热孔，使热量更加容易向四周扩散，避免了热量局部聚集后无法有效散失而使局部温升值过高，最终整体上提升结构的通流能力；将动支座与下接线座设置为一个整体零件，将静支座与上接线座设置为一个整体零件，可以进一步减小接触电阻，简化高压直流快速合闸开关的结构。
附图说明
图1 是本发明的高压直流快速合闸开关的结构示意图；
图2是图1中开关断口部分的结构示意图；
图3是图2中动触头的结构示意图；
图4是图3中M区域的放大图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
本发明中高压直流快速合闸开关的实施例：
如图1至图4所示，一种高压直流快速合闸开关，包括机构箱1、瓷套2、上接线座3以及下接线座4，上接线座3用螺栓固定安装在瓷套2上方，下接线座4用螺栓固定安装在瓷套2的下方，机构箱1内安装有弹簧操动机构，瓷套2内装配有开关断口。该开关断口包括沿瓷套轴线上下布置的静端组件和动端组件，静端组件由一体设置在上接线座3下方的空心圆柱状静支座5和固定安装在静支座5上的单道表带触指6构成，静支座5上开设有散热孔51；动端组件由一体设置在下接线座4上方的空心圆柱状动支座7和套在动支座7外部可沿外壁上下滑动的空心圆柱状动触头8构成，动触头8为一体式的两端开口、横截面呈圆形的筒体结构，其下部是套在动支座7上与动支座7导电滑移配合的滑动导电段，其上部是与单道表带触指6插接导电的接触导电段82，最上端是向内收拢的收口段83；收口段83与接触导电段82光滑过渡连接，它的外轮廓线由三段圆弧构成，分别是与接触导电段82光滑过渡连接的下部过渡圆弧A、与下部过渡圆弧A光滑相接的中部圆弧B以及与中部圆弧B光滑相接的上部边沿圆弧C；另外，弹簧操动机构通过绝缘拉杆9驱动动触头8上下移动，该绝缘拉杆9上端与设置在动触头8内部的连接板84采用螺纹连接，下端与弹簧操动机构传动连接，在动支座7内还设有支撑筋71，其上开设有供绝缘拉杆9穿过的导向孔，支撑筋71可以对绝缘拉杆9起到导向支撑作用。
本实施例进行合闸工作时，弹簧操动机构动作，通过绝缘拉杆9带动动触头8向上运动，动触头8上部的接触导电段82与单道表带触指6内壁接触形成静端至动端的传导通路，电流经上接线座3到静支座5再到单道表带触指6，通过动触头8传递到动支座7再到下接线座4，实现整个回路的导通。该高压直流快速合闸开关的开关断口结构简单，组成零件数量少，所以接触电阻低，耐温升能力强，从而有助于提高其通流能力；由于运动部件只有动触头8，结构简单，质量小，所需的操作功小，所以可以适当增大动触头8的尺寸，通过增加动触头8的直径，可以增加动触头8与单道表带触指6接触面积，从而进一步提高通流能力，另外，运动部件质量小之后，其合闸速度也得到了提高。
动触头8最上端设置向内收拢的收口段83，一是可以方便动触头8与单道表带触指6的插接配合，二是可以使动触头8的静电场更加均匀，这样有助于提高开关断口的绝缘裕度；一般情况下，下部过渡圆弧A半径越大越有利于提高断口的绝缘水平，但是过大会使动触头8的刚分点（即收口段83与接触导电段82的连接点）与动触头8最上端顶点距离过大，这样又会减小断口的绝缘水平，而采用三段圆弧衔接的结构后，可以通过静电场计算对三段圆弧的半径进行优化，使下部过渡圆弧A半径较大的同时还缩短动触头8的刚分点与最上端顶点（即上部边沿圆弧C的上顶点）之间的距离，从而使本发明的断口结构具有最佳的绝缘水平，这样就可以减小断口开距，从而进一步缩短合闸时间。
在本实施例中，静支座5上开设有散热孔51，使热量更加容易向四周扩散，避免了热量局部聚集后无法有效散发而使局部温升值过高，最终整体上提升结构的通流能力。优选在动触头8的连接板84上开设通孔，这样动支座7内腔与静支座5内腔上下连通，动支座7内的热量也可以通过散热孔51来散发到外部。
在本实施例中，动支座7与下接线座4为一体设置，静支座5与上接线座3也一体设置，这样可以进一步减小接触电阻，简化高压直流快速合闸开关的结构。在其它实施例中，也可以采用螺栓固定或焊接固定等方式将动支座7与下接线座4连接在一起、将静支座5与上接线座3连接在一起。
在本实施例中，所用的操动机构为弹簧操动机构，由于系统要求本开关需要在规定的时间内完成合闸操作，而对分闸没有特定要求，因此该弹簧操动机构只需满足合闸速度的要求。弹簧操动机构工作可靠，可视性强，在其它实施例中，也可以采用液压操动机构、电磁操动机构等其它操动机构。
在本实施例中，为了提高通流能力，动触头8直径设置较大，而动支座7的直径没有必要增大，故采用将动触头8套在动支座7外部的形式，这样结构更加紧凑。在其它实施例中，也可以增大动支座7的尺寸，从而采用将动触头8插设在动支座7内部的形式。
本实施例为了进一步提高通流能力，采用了通流能力强的单道表带触指，在其它实施例中，也可以采用其它类型的静触指，比如弹簧触指。
本发明中开关断口结构的实施例：如图2、图3和图4所示，该开关断口结构与上述高压直流快速合闸开关的开关断口结构相同，故这里不再赘述。
Claims (9)
1.一种高压直流快速合闸开关，其特征在于：包括瓷套、沿瓷套轴线上下装配在瓷套内部的静端组件和动端组件，所述静端组件由主体呈筒形结构的静支座和固定安装在静支座下端的静触指组成，所述动端组件由主体呈筒形结构的动支座以及沿轴向导电滑动装配在动支座上端部的动触头组成，动触头为两端开口、横截面呈圆形的筒体结构，该筒体的上段为与静触指插合接触的接触导电段、下段为与动支座导向移动配合的滑动导电段，动触头的滑动导电段套装在动支座的外壁上，该筒体的内部设有用于固定连接绝缘拉杆的连接板。
2.根据权利要求1所述的高压直流快速合闸开关，其特征在于：所述动触头的接触导电段上端设有向内收拢的收口段，该收口段的外轮廓线由与接触导电段光滑过渡连接的下部过渡圆弧、与下部过渡圆弧光滑相接的中部圆弧以及与中部圆弧光滑相接的上部边沿圆弧组成。
3.根据权利要求1所述的高压直流快速合闸开关，其特征在于：所述静支座上开有散热孔。
4.根据权利要求1或2或3所述的高压直流快速合闸开关，其特征在于：所述动支座下端一体设置有下接线座，所述静支座上端一体设置有上接线座。
5.一种开关断口结构，其特征在于：包括上下相对设置的静端组件和动端组件，所述静端组件由主体呈筒形结构的静支座和固定安装在静支座下端的静触指组成，所述动端组件由主体呈筒形结构的动支座以及沿轴向导电滑动装配在动支座上端部的动触头组成，动触头为两端开口、横截面呈圆形的筒体结构，该筒体的上段为与静触指插合接触的接触导电段、下段为与动支座导向移动配合的滑动导电段，动触头的滑动导电段套装在所述动支座外壁上，该筒体的内部设有用于固定连接绝缘拉杆的连接板。
6.根据权利要求5所述的开关断口结构，其特征在于：所述动触头的接触导电段上端设有向内收拢的收口段，该收口段的外轮廓线由与接触导电段光滑过渡连接的下部过渡圆弧、与下部过渡圆弧光滑相接的中部圆弧以及与中部圆弧光滑相接的上部边沿圆弧组成。
7.根据权利要求5所述的开关断口结构，其特征在于：所述动支座内部设有支撑筋，该支撑筋上开有用于对绝缘拉杆进行支撑导向的导向孔。
8.根据权利要求5至7任一项所述的开关断口结构，其特征在于：所述静支座上开有散热孔。
9.根据权利要求5至7任一项所述的开关断口结构，其特征在于：所述静触指为单道表带触指。
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