CN106710946B - 一种用于高压直流断路器的屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于高压直流断路器的屏蔽装置，包括：U形均压管(4)、角屏蔽罩(2)、直板屏蔽罩(3)和管形屏蔽罩(1)；在直流断路器的底部布置着4个U形均压管(4)，用于承受直流断路器最低电压，每2个位于一侧，分两侧对称布置；在直流断路器的中间阀层布置有角屏蔽罩(2)和直板屏蔽罩(3)，与直流断路器阀层的各个阀模块、开关组件对应，其中两个角屏蔽罩(2)和一个直板屏蔽罩(3)组成一个阀层组件的屏蔽单元，每个阀层对称布置两个屏蔽单元；在直流断路器的顶部布置有两个管形屏蔽罩(1)，用于承受直流断路器的最高电压，2个管形屏蔽罩(1)位于同一层，呈对称布置。

Description

一种用于高压直流断路器的屏蔽装置

技术领域：

本发明涉及直流输电中的高压直流断路器，具体涉及一种用于高压直流断路器的屏蔽装置。

背景技术：

屏蔽系统的设计和直流断路器的结构布置形式和电压等级密切相关。

直流断路器的结构复杂，再加上电气器件、金属结构件、接线端子等存在相对尖锐的金属尖角，这些尖角在一定电位下，会因为电位梯度超过限值而发生电晕放电和局部放电。为了有效抑制直流断路器在高电位运行时的内部局部放电和外部电晕放电，需设计屏蔽系统，用于改善直流断路器内部和对地的电场分布特性，有效抑制放电发生。对于直流断路器结构，屏蔽系统位于断路器的结构外围，除了具有电气功能需要之外，还要考虑工艺的美观性和结构的协调性。

直流断路器作为新兴电力装备，目前在国内尚无此类产品屏蔽系统专利的申请，但从其他相关联的或者类似的产品结构，比如直流换流阀，其屏蔽系统从结构上分为两种：分散式和整体式，这些屏蔽结构主要用于直流输电换流阀，虽然有借鉴意义，但是与直流断路器设计有很大差异。另外，由于屏蔽系统与电压等级密切相关，不同电压等级的屏蔽系统设计不同。传统换流阀类产品的屏蔽系统设计主要是通过大型壳体式屏蔽罩和小尺寸的屏蔽板组成，结构尺寸庞大，无法移植应用于直流断路器。因此直流断路器需要设计满足断路器运行特性需要的专用屏蔽系统。

本发明的目的在于针对直流断路器设备特点和功能需求，提供一种用于高压直流断路器的屏蔽装置。

发明内容

本发明针对整体式直流断路器技术方案，结合直流断路器的具体结构集成形式和电位分布特点，提供了一种新型的屏蔽结构，有效改善直流断路器在高电位下的电场分布，本发明将屏蔽装置与直流断路器结构融为一体，在满足电气性能需求情况下，还使直流断路器的整体结构显得更加紧凑、美观和协调。

一种用于高压直流断路器的屏蔽装置，包括：上部构件、中部构件和下部构件，所述上部构件由两个管形屏蔽罩1以上部开口处为轴对称设置构成，所述中部构件每一层由两个屏蔽单元对称设置构成，所述下部构件由四个U形均压管4分成两组两两竖直方向叠加构成，该部高度等于两管直径，所述U形均压管4以U形开口处为轴对称设置。进一步的，所述中层部分布置在直流断路器的中间阀层，与直流断路器阀层的阀模块和开关组件对应设置，所述屏蔽单元由2个角屏蔽罩2和1个直板屏蔽罩3组成。

进一步的，所述角屏蔽罩2包括角屏蔽罩本体21，所述角屏蔽罩本体21横向上设有支撑角件22和横担绝缘子23，所述支撑角件22和，横担绝缘子23共同用于角屏蔽罩本体21在直流断路器阀层间的固定支撑。

进一步的，所述角屏蔽罩本体21是由长方形薄壁金属板材采用模压成型工艺组成的壳体结构，其横断截面由圆角组合而成，其两个端部采用旋压成型特殊弧形结构，其整体为L型直角结构；所述支撑角件22为金属材质，有固定电位的作用；所述横担绝缘子23有绝缘隔离的作用。

进一步的，所述直板屏蔽罩3包括直板屏蔽罩本体31，所述直板屏蔽罩本体31横向上设有支撑角梁32和横担绝缘子33，所述支撑角梁32和横担绝缘子33共同用于实现直板屏蔽罩本体31在直流断路器阀层间的固定支撑。

进一步的，所述直板屏蔽罩本体31是由长方形薄壁金属板材采用模压成型工艺组成的壳体结构，其横断截面由圆角组合而成，直板屏蔽罩本体31的两个端部，采用旋压成型特殊弧形结构；所述支撑角梁32为金属材质，有固定电位的作用；所述横担绝缘子33有绝缘隔离的作用。

进一步的，所述管形屏蔽罩1，其主体结构为U形管体11，所述U形管体11的直径满足直流断路器运行时最高电位工况下电晕放电抑制需求；所述U管的弯曲部分设置有中间敷板13，中间敷板13与u形管体11焊接为整体；管形屏蔽罩1还设有固定端板12，用于在直流断路器上的固定安装。

进一步的，所述U形均压管4，其主体结构是U形管体，所述U形管体的直径满足直流断路器运行时最高电位工况下直流断路器阀基对地电晕放电抑制需求。

进一步的，所述上部构件布置在直流断路器的顶部，用于承受直流断路器的最高电压，2个管形屏蔽罩1位于同一层。

进一步的，其特征在于，所述下部构件布置在直流断路器的底部，用于承受直流断路器最低电压。

与最接近的现有技术比，本发明的技术方案具有如下优异效果：

本发明提供的一种应用于高压直流断路器的屏蔽装置，能够可靠实现高压直流断路器在高电位下的电场优化需求，有效抑制直流断路器内部的局部放电抑制和外部电晕放电。结合本专利提出的直流断路器屏蔽装置结构设计，具有以下的优点：

(1)采用层间屏蔽罩、顶底屏蔽罩结合的整体屏蔽结构设计形式，有效改善了直流断路器电场分布特性；

(2)本发明专利提出的屏蔽结构，能够与直流断路器本体有机结合为整体，结构新型、布局紧凑；

(3)针对直流断路器在运行过程中，不同的位置处于不同电位的电气特性，适应性的提出了针对性设计，电位高的位置采用大型屏蔽罩设计，电位低的位置采用管形结构设计，阀层中间则采用分布式屏蔽罩设计；

(4)本发明专利提出的管板组合的屏蔽装置结构，为国内直流断路器装置的首次采用，具有独创性；

(5)本发明专利提出的角屏蔽罩和直板屏蔽罩金属支撑角件和横担绝缘子组合固定的结构，兼具了电位固定和绝缘隔离的设计需求；

(6)本发明专利所提出的屏蔽设计方案，具有工艺实现简单，制造成本低，便于工程应用的优势；

(7)本发明其具有更好的电压等级适应性，可以适用于不同的电压等级，甚至可以扩展之±500kV以上电压等级；

(8)本发明在优化直流断路器电气参数，提升直流断路器电压等级上，具有很好的优势。

附图说明：

图1为本发明一种用于高压直流断路器的屏蔽装置的结构示意图；

图2为角屏蔽罩2结构示意图；

其中，图a为角屏蔽罩内侧结构；图b为角屏蔽罩外侧结构；

图3为直板屏蔽罩3结构示意图；

其中，图c为直板屏蔽罩内侧结构；图d为直板屏蔽罩外侧结构；

图4为管形屏蔽罩1结构示意图；

图5为U形均压管4结构示意图；

附图标记：1-管形屏蔽罩；2-角屏蔽罩；3-直板屏蔽罩；4-U形均压管；11-U形管体；12-固定端板；13-中间敷板；21-角屏蔽罩本体；22-支撑角件；23-横担绝缘子；31-直板屏蔽罩本体；32-支撑角梁；33-横担绝缘子。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明：

如图1所示，本发明提供的一种应用于高压直流断路器的屏蔽装置在电气和结构设计上分为两种结构型式：与直流断路器的阀层内部组件对应的小尺寸的角屏蔽罩2和直板屏蔽罩3，与直流断路器整体结构对应的管形屏蔽罩1和U形均压管4。这些屏蔽结构因电气功能的差异而有着不同的结构。

如图2所示，直流断路器的阀层组件对应的角屏蔽罩2整体结构，角屏蔽罩2由角屏蔽罩本体21、支撑角件22、横担绝缘子23组成。角屏蔽罩本体21由薄壁金属板材采用模压成型工艺组成壳体结构，其横断截面是由特殊设计的圆角组合而成，角屏蔽罩本体21的两个端部，采用旋压成型特殊弧形结构。支撑角件22和横担绝缘子23用于实现角屏蔽罩本体21在直流断路器阀层间的固定支撑，支撑角件22采用金属材质加工而成，出了固定支撑外，还有固定电位的作用，横担绝缘子23除了起到固定支撑作用外，还起到绝缘隔离的作用。角屏蔽罩本体21除了特殊的圆角设计外，其整体结构呈现L型直角，这种设计基于电场改善和适应直流断路器结构的需求。

如图3所示，直流断路器的阀层组件对应的直板屏蔽罩3整体结构，直板屏蔽罩3由直板屏蔽罩本体31、支撑角梁32、横担绝缘子33组成。直板屏蔽罩本体31由薄壁金属板材采用模压成型工艺组成壳体结构，其横断截面是由特殊设计的圆角组合而成，直板屏蔽罩本体31的两个端部，采用旋压成型特殊弧形结构。支撑角梁32和横担绝缘子33用于实现角直板屏蔽罩本体31在直流断路器阀层间的固定支撑，支撑角梁32采用金属材质加工而成，出了固定支撑外，还有固定电位的作用，横担绝缘子33除了起到固定支撑作用外，还起到绝缘隔离的作用。

如图4所示，直流断路器的管形屏蔽罩1结构，其主体结构U形管体11是由特殊半径的薄壁金属圆管采用特殊成型工艺制成的U型，该圆管的直径满足直流断路器运行时最高电位工况下电晕放电抑制需求。管形屏蔽罩1的内部布置了中间敷板13，该结构与U形管体11焊接为整体，用于对直流断路器内部组件的顶部对地电场进行改善。管形屏蔽罩1还设计了固定端板12，用于在直流断路器上的固定安装。

如图5所示，直流断路器的U形均压管4结构，主体结构由特殊半径的薄壁金属圆管采用特殊成型工艺制成的U型，该圆管的直径满足直流断路器运行时最高电位工况下直流断路器阀基对地电晕放电抑制需求。

对应于直流断路器的结构特点，屏蔽结构从分布上看，布置如下：在直流断路器的底部布置着4个U形均压管4，每2个位于一侧，分两侧对称布置；U形均压管4以上布置若干层角屏蔽罩和直板屏蔽罩，其中两个角屏蔽罩和一个直板屏蔽罩组成一个阀层组件的屏蔽单元，每个阀层对称布置两个这样的单元；直流断路器的顶部布置着两个管形屏蔽罩1，并位于同一层，这两个管形屏蔽罩1呈对称布置。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于高压直流断路器的屏蔽装置，其特征在于，包括：上部构件、中部构件和下部构件，所述上部构件由两个管形屏蔽罩(1)以上部开口处为轴对称设置构成，所述中部构件每一层由两个屏蔽单元对称设置构成，所述下部构件由四个U形均压管(4)分成两组两两竖直方向叠加构成，叠加后高度等于两管直径，所述U形均压管(4)以U形开口处为轴对称设置；

所述中部构件布置在直流断路器的中间阀层，与直流断路器阀层的阀模块和开关组件对应设置，所述屏蔽单元由2个角屏蔽罩(2)和1个直板屏蔽罩(3)组成；

所述管形屏蔽罩(1)由直径满足直流断路器运行时最高电位工况下电晕放电抑制需求U形管体(11)、与所述U形管体(11)两竖直方向的平行的固定端板(12)和所述U形管体(11)的弯曲部分设置的中间敷板(13)组成，所述中间敷板(13)与U形管体(11)为焊接连接；

所述U形均压管(4)，其主体结构是U形管体，所述U形管体的直径满足直流断路器运行时最高电位工况下直流断路器阀基对地电晕放电抑制需求；

所述角屏蔽罩(2)包括角屏蔽罩本体(21)，所述角屏蔽罩本体(21)的横向上设有支撑角件(22)和横担绝缘子(23)，所述支撑角件(22)和横担绝缘子(23)均为角屏蔽罩本体(21)在直流断路器阀层间的固定支撑件。

2.如权利要求1所述的屏蔽装置，其特征在于，所述角屏蔽罩本体(21)是两端为弧形的长方形薄壁金属板材弯曲的L形壳体结构；所述支撑角件(22)和所述横担绝缘子(23)分别起固定电位和绝缘隔离的作用。

3.如权利要求1所述的屏蔽装置，其特征在于，所述直板屏蔽罩(3)包括直板屏蔽罩本体(31)，所述直板屏蔽罩本体(31)的横向上设有支撑角梁(32)和横担绝缘子(33)，所述支撑角梁(32)和横担绝缘子(33)均为直板屏蔽罩本体(31)在直流断路器阀层间的固定支撑件。

4.如权利要求3所述的屏蔽装置，其特征在于，所述直板屏蔽罩本体(31)是两端为弧形的长方形薄壁金属板材的壳体结构，所述支撑角梁(32)和所述横担绝缘子(33)分别起固定电位和绝缘隔离的作用。

5.如权利要求1所述的屏蔽装置，其特征在于，所述上部构件布置在直流断路器的顶部，用于承受直流断路器的最高电压，2个管形屏蔽罩(1)位于同一层。

6.如权利要求1所述的屏蔽装置，其特征在于，所述下部构件布置在直流断路器的底部，用于承受直流断路器最低电压。

Images