CN105470041A - 快速高压开关 - Google Patents

Abstract

本发明提出了快速高压开关，包括N只真空灭弧室、N套电磁斥力操作机构和1套储能及触发单元；N只真空灭弧室相互串联，每只真空灭弧室连接1套电磁斥力操作机构，N套电磁斥力操作机构由1套储能及触发单元控制分、合闸动作。本快速高压开关经多断口串联，增加了绝缘断口开距，可承受更高电压。且只由1套储能触发机构控制，分、合闸同步性高，整体分、合闸时间不变。

Description

快速高压开关

技术领域

本发明属于高压电器领域的可用于中高压快速分合闸应用场合的快速高压开关。

背景技术

为提升输配电能力，电力系统一直在向高压发展，而当电力系统发生短路故障时故障电流上升快，如果不及时开断故障会对系统、设备以及人员造成危害。为降低短路故障对电网造成的危害，可采用分、合闸速度快的开关快速切除故障电流，或者采用快速高压开关在短路线路中投入限流电抗器抑制故障电流等措施。因为短路电流一般在第一个半周波，即10ms内就会上升到最大值，因此上述采取的措施对开关的分、合闸速度要求很高，一般需要其在3ms内分闸。同时，对开关的耐压能力也有很高的要求，开断断口必须能够承受电流过零后的暂态恢复过电压。

目前传统开关的分合闸时间一般都在数十个毫秒，时间上不能满足快速分合闸的要求。

基于前述需求，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于，提供快速高压开关，能够在3ms内快速实现分、合闸动作，并且能够承受高压，可快速切除故障电流或抑制故障电流上升，为电力系统的安全稳定运行提供保障。

本发明的技术方案是：快速高压开关，其特征在于：包括N只真空灭弧室、N套电磁斥力操作机构和1套储能及触发单元，N为大于等于2的自然数；所述N只真空灭弧室依次串联连接，每只真空灭弧室的动触头连接1套电磁斥力操作机构的绝缘拉杆；N套电磁斥力机构的分闸线圈依次串联后又与储能及触发单元串联，形成闭环回路；N套电磁斥力机构的合闸线圈也依次串联后又与储能及触发单元串联，也形成闭环回路。

进一步的，所述电磁斥力机构由绝缘拉杆、分闸线圈、合闸线圈、斥力盘、金属连杆、双稳态碟簧和缓冲垫构成；绝缘拉杆底部与金属连杆连接，金属连杆穿过斥力盘并与斥力盘固定连接，斥力盘处于分闸线圈与合闸线圈中间，双稳态碟簧与金属连杆固定连接，缓冲垫安装于金属连杆底部。

进一步的，所述储能及触发单元由分闸储能电容、分闸触发开关、分闸续流二极管、合闸储能电容、合闸触发开关、合闸续流二极管构成；分闸储能电容和合闸储能电容用于外接充电设备，分闸续流二极管、合闸续流二极管分别与电磁斥力机构的分闸线圈和合闸线圈连接。

采用上述方案后，本发明具有以下优点：

1、能够在3ms内快速实现分、合闸动作，并且能够承受高压，可快速切除故障电流或抑制故障电流上升，为电力系统的安全稳定运行提供保障；

2、根据电压等级，真空灭弧室串联数量可进行相应调整，配置灵活；

3、采用电磁斥力操作机构，分、合闸速度快，机构简单、易于实现；

4、多组电磁斥力机构分闸线圈相互串联，合闸线圈也相互串联，只由1套储能及触发单元控制，分、合闸同期性好，控制简单，成本低。

附图说明

图1是本发明快速高压开关的原理图

其中1为真空灭弧室，1-a为真空灭弧室静触头，1-b为真空灭弧室动触头，2为电磁斥力操作机构，2-a为绝缘拉杆，2-b为分闸线圈，2-c为斥力盘，2-d为合闸线圈，2-e为双稳态碟簧，2-f为金属连杆，2-g为缓冲垫，3为储能及触发单元，3-a1为分闸储能电容，3-a2为合闸储能电容，3-b1分闸触发开关，3-b2合闸触发开关，3-c1分闸续流二极管，3-c2合闸续流二极管。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，本快速高压开关包括3组真空灭弧室(1)，3组电磁斥力操作机构(2)以及1套储能及触发单元(3)。3组真空灭弧室相互串联连接，形成多断口的开距，起到高压绝缘作用，可根据实际应用场合的电压等级增加或减少真空灭弧室数量，灵活配置。每1组真空灭弧室的动触头(1-b)与1组电磁斥力操作机构(2)的绝缘拉杆(2-a)上端连接，电磁斥力操作机构的数量与真空灭弧室数量相同。3组电磁斥力操作机构(2)的分闸线圈(2-b)相互串联，合闸线圈(2-d)也相互串联，并分别与储能及触发单元连接，由1套储能及触发单元进行分、合闸控制。

电磁斥力操作机构(2)包括绝缘拉杆(2-a)、分闸线圈(2-b)、斥力盘(2-c)、合闸线圈(2-d)、双稳态碟簧(2-e)、金属连杆(2-f)和缓冲垫(2-g)。绝缘拉杆(2-a)上部连接真空灭弧室的动触头，下部连接金属连杆(2-f)，金属连杆(2-f)穿过斥力盘(2-c)，并与斥力盘(2-c)固定，斥力盘(2-c)处于分闸线圈(2-b)与合闸线圈(2-d)中间。双稳态碟簧与金属碟簧固定，并保持一定的预压缩，为真空灭弧室触头提供合位、分位时所需要保持力。缓冲垫(2-g)位于金属连杆(2-f)底部，开关分闸时缓冲运动部件的动能，防止反弹过大，造成分闸失败。

储能及触发单元(3)包括分闸储能电容(3-a1)，合闸储能电容(3-a2)，分闸触发开关(3-b1)，合闸触发开关(3-b2)，分闸续流二极管(3-c1)，合闸续流二极管(3-c2)。分闸、合闸储能电容(3-a1)、(3-a2)分别接外部充电设备，并分别与分闸、合闸触发开关(3-b1)、(3-b2)，以及上述电磁斥力操作机构(2)中串联的分闸、合闸线圈(2-b)、(2-d)连接，分闸、合闸续流二极管(3-c1)、(3-c2)分别与电磁斥力操作机构(2)中串联的分闸、合闸线圈(2-b)、(2-d)并联连接。

分闸、合闸储能电容(3-a1)、(3-a2)由外部充电设备充电完成充电，当分闸触发开关(3-b1)接到分闸命令后导通，使得分闸储能电容(3-a1)对电磁斥力操作机构(2)中3组串联的分闸线圈放电，3组线圈中同时产生脉冲电流，并且在3个斥力盘(2-c)中产生方向相反的感应涡流，线圈中的脉冲电流的磁场与感应涡流的磁场相互作用，产生斥力，使得斥力盘(2-c)带动金属连杆(2-f)、绝缘拉杆(2-a)以及真空灭弧室的动触头(1-b)向下运动，完成分闸动作。

当合闸触发开关(3-b2)接到合闸命令后导通，使得合闸储能电容(3-a2)对电磁斥力操作机构(2)中3组串联的合闸线圈(2-d)放电，3组线圈中同时产生脉冲电流，并且在3个斥力盘(2-c)中产生方向相反的感应涡流，线圈中的脉冲电流的磁场与感应涡流的磁场相互作用，产生斥力，使得斥力盘(2-c)带动金属连杆(2-f)、绝缘拉杆(2-a)以及真空灭弧室的动触头(1-b)向上运动，完成合闸动作。

为了降低分、合闸时间，分闸、合闸触发开关(3-b1)、(3-b2)的延时应尽量小，可以是晶闸管、IGBT等可靠型半导体器件，也可以是真空触发开关等导通速度极快的设备。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.快速高压开关，其特征在于：包括N只真空灭弧室、N套电磁斥力操作机构和1套储能及触发单元，N为大于等于2的自然数；所述N只真空灭弧室依次串联连接，每只真空灭弧室的动触头连接1套电磁斥力操作机构的绝缘拉杆；N套电磁斥力机构的分闸线圈依次串联后又与储能及触发单元串联，形成闭环回路；N套电磁斥力机构的合闸线圈也依次串联后又与储能及触发单元串联，也形成闭环回路。

2.如权利要求1所述的快速高压开关，其特征在于：所述电磁斥力机构由绝缘拉杆、分闸线圈、合闸线圈、斥力盘、金属连杆、双稳态碟簧和缓冲垫构成；绝缘拉杆底部与金属连杆连接，金属连杆穿过斥力盘并与斥力盘固定连接，斥力盘处于分闸线圈与合闸线圈中间，双稳态碟簧与金属连杆固定连接，缓冲垫安装于金属连杆底部。

3.如权利要求1所述的快速高压开关，其特征在于：所述储能及触发单元由分闸储能电容、分闸触发开关、分闸续流二极管、合闸储能电容、合闸触发开关、合闸续流二极管构成；分闸储能电容和合闸储能电容用于外接充电设备，分闸续流二极管、合闸续流二极管分别与电磁斥力机构的分闸线圈和合闸线圈连接。