CN108766827A - 直流隔离开关及其谐波电流开断装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直流隔离开关及其谐波电流开断装置，直流隔离开关包括静触头和导电闸刀，导电闸刀包括上部导电管，静触头的靠近导电闸刀的一侧设有静侧引弧装配，上部导电管上设有动侧引弧装配；静侧引弧装配包括静侧引弧座和自复位引弧杆，自复位引弧杆的背向导电闸刀的一侧设有静侧挡止件；动侧引弧装配包括动侧引弧座和自复位引弧臂，自复位引弧臂的摆动平面垂直于自复位引弧杆的摆动平面，自复位引弧臂的靠近静触头的一侧设有动侧挡止件，自复位引弧臂具有用于与自复位引弧杆导电接触并与自复位引弧杆的摆动平面相交的导电端，自复位引弧臂的铰接部位位于自复位引弧杆的摆动平面外侧。相比于现有技术，隔离开关的主触头不容易被谐波电流烧蚀。

Description

直流隔离开关及其谐波电流开断装置

技术领域

本发明涉及高压开关领域中的直流隔离开关及在该直流隔离开关上使用的谐波电流开断装置。

背景技术

由于直流输电具有输电距离远、输电容量大、线路损耗小、易于控制和调节等特点，目前已在我国的电力系统中的应用越来越广泛。作为空气断口的户外直流隔离开关，其主要作用是在无负载条件下对高压电气设备提供电气隔离。安装在直流滤波器高压端的直流隔离开关还需要具有一定开断谐波电流的能力。现有的一种直流隔离开关例如公布号为CN106504933A、公布日为2017.03.15的中国发明专利申请公开的一种大容量高压直流隔离开关，包括静触头装配、供静触头安装的静触头座、由动触头密封复位装置和动触片形成的动触头装配和由上部导电管和下部导电管形成的导电闸刀。

随着直流输电技术的发展，直流滤波器高压端的直流隔离开关所需要开断的谐波电流逐渐提高，采用原结构的隔离开关进行开断谐波电流时，引弧装置的烧蚀会更严重，甚至可能会烧蚀动静触头，需要拆开动静触头进行零件更换或者整体更换，不利于隔离开关快速恢复运行，维护成本更高、检修时间更长，已经不能满足目前的工程需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流隔离开关，用以解决现有直流隔离开关的主触头容易被谐波电流烧蚀的问题；本发明的目的还在于提供一种在该直流隔离开关上使用的谐波电流开断装置。

为实现上述目的，本发明的直流隔离开关的方案1是：直流隔离开关包括静触头和导电闸刀，导电闸刀包括上部导电管，直流隔离开关还包括谐波电流开断装置，谐波电流开断装置包括设置在静触头靠近导电闸刀的一侧的静侧引弧装配，还包括设置在上部导电管上的动侧引弧装配；静侧引弧装配包括静侧引弧座，静侧引弧座上摆动装配有转动轴线与导电闸刀的转动轴线平行的自复位引弧杆，自复位引弧杆的背向导电闸刀的一侧设有用于限制自复位引弧杆的复位位置的静侧挡止件；动侧引弧装配包括动侧引弧座，动侧引弧座上摆动装配有自复位引弧臂，自复位引弧臂的摆动平面垂直于自复位引弧杆的摆动平面，自复位引弧臂的靠近静触头的一侧设有用于限制自复位引弧臂的复位位置的动侧挡止件，自复位引弧臂具有用于与自复位引弧杆导电接触并与自复位引弧杆的摆动平面相交的导电端，自复位引弧臂的铰接部位位于自复位引弧杆的摆动平面外侧。

方案2是，根据方案1所述的直流隔离开关，所述自复位引弧杆通过转轴转动安装在静侧引弧座上，转轴上设有用于驱动自复位引弧杆朝向静侧挡止件的作用力的扭簧。

方案3是，根据方案2所述的直流隔离开关，所述转轴包括芯轴和套设在芯轴上的绝缘衬套，自复位引弧杆连接在绝缘衬套的轴向中部，转轴上于自复位引弧杆的径向两侧均设有所述扭簧，绝缘衬套的端部设有用于对扭簧进行挡止的凸缘。

方案4是，根据方案3所述的直流隔离开关，所述转轴上设有供自复位引弧杆插接的插装座，自复位引弧杆可拆卸地安装在插装座上。

方案5是，根据方案1至4任一项所述的直流隔离开关，所述静侧挡止件由缓冲座形成，缓冲座包括用于与自复位引弧杆接触的挡止板和用于安装到静侧引弧座上的固定板，挡止板与固定板相向设置，挡止板上设有导向杆，固定板上设有供导向杆穿过的导向孔，导向杆伸出固定板一端设有防脱螺母，导向杆上套装有用于向挡止板施加弹性力的缓冲弹簧。

方案6是，根据方案5所述的直流隔离开关，所述挡止板上设有用于对自复位引弧杆进行缓冲的缓冲垫。

方案7是，根据方案5所述的直流隔离开关，所述缓冲座为具有阻尼特性的阻尼座。

方案8是，根据方案1至4任一项所述的直流隔离开关，所述动侧引弧座包括用于安装到所述上部导电管上的抱夹，抱夹上设有供所述自复位引弧臂转动安装的安装板，动侧挡止件由垂直设置在安装板上的挡销形成，自复位引弧臂与抱夹之间通过导电带连接。

方案9是，根据方案8所述的直流隔离开关，所述自复位引弧臂的远离抱夹的一端转动安装有滚轮，滚轮与自复位引弧臂同轴布置，滚轮形成所述导电端。

方案10是，根据方案9所述的直流隔离开关，所述自复位引弧杆为引弧棒，所述滚轮的环绕其转动轴线的外周面为与用于与引弧棒接触的弧面。

本发明的谐波电流开断装置的方案1是：谐波电流开断装置包括用于安装到静触头的靠近导电闸刀一侧的静侧引弧装配和用于安装到上部导电管上的动侧引弧装配，静侧引弧装配包括静侧引弧座，静侧引弧座上摆动装配有转动轴线与导电闸刀的转动轴线平行的自复位引弧杆，自复位引弧杆的背向导电闸刀的一侧设有用于限制自复位引弧杆的复位位置的静侧挡止件；动侧引弧装配包括动侧引弧座，动侧引弧座上摆动装配有自复位引弧臂，自复位引弧臂的摆动平面垂直于自复位引弧杆的摆动平面，自复位引弧臂的靠近静触头的一侧设有用于限制自复位引弧臂的复位位置的动侧挡止件，自复位引弧臂具有用于与自复位引弧杆导电接触并与自复位引弧杆的摆动平面相交的导电端，自复位引弧臂的铰接部位位于自复位引弧杆的摆动平面外侧。

方案2是，根据方案1所述的谐波电流开断装置，所述自复位引弧杆通过转轴转动安装在静侧引弧座上，转轴上设有用于驱动自复位引弧杆朝向静侧挡止件的作用力的扭簧。

方案3是，根据方案2所述的谐波电流开断装置，所述转轴包括芯轴和套设在芯轴上的绝缘衬套，自复位引弧杆连接在绝缘衬套的轴向中部，转轴上于自复位引弧杆的径向两侧均设有所述扭簧，绝缘衬套的端部设有用于对扭簧进行挡止的凸缘。

方案4是，根据方案3所述的谐波电流开断装置，所述转轴上设有供自复位引弧杆插接的插装座，自复位引弧杆可拆卸地安装在插装座上。

方案5是，根据方案1至4任一项所述的谐波电流开断装置，所述静侧挡止件由缓冲座形成，缓冲座包括用于与自复位引弧杆接触的挡止板和用于安装到静侧引弧座上的固定板，挡止板与固定板相向设置，挡止板上设有导向杆，固定板上设有供导向杆穿过的导向孔，导向杆伸出固定板一端设有防脱螺母，导向杆上套装有用于向挡止板施加弹性力的缓冲弹簧。

方案6是，根据方案5所述的谐波电流开断装置，所述挡止板上设有用于对自复位引弧杆进行缓冲的缓冲垫。

方案7是，根据方案5所述的谐波电流开断装置，所述缓冲座为具有阻尼特性的阻尼座。

方案8是，根据方案1至4任一项所述的谐波电流开断装置，所述动侧引弧座包括用于安装到所述上部导电管上的抱夹，抱夹上设有供所述自复位引弧臂转动安装的安装板，动侧挡止件由垂直设置在安装板上的挡销形成，自复位引弧臂与抱夹之间通过导电带连接。

方案9是，根据方案8所述的谐波电流开断装置，所述自复位引弧臂的远离抱夹的一端转动安装有滚轮，滚轮与自复位引弧臂同轴布置，滚轮形成所述导电端。

方案10是，根据方案9所述的谐波电流开断装置，所述自复位引弧杆为引弧棒，所述滚轮的环绕其转动轴线的外周面为与用于与引弧棒接触的弧面。

本发明的有益效果是：自复位引弧臂随上部导电管运动，合闸过程中自复位引弧臂和自复位引弧杆先于动、静触头接触，实现合闸过程中对谐波电流的转换，合闸完成后自复位引弧臂转动至对自复位引弧杆靠近静触头一侧，分闸过程中自复位引弧臂和自复位引弧杆在动、静触头分离之前接触，自复位引弧臂顶推自复位引弧杆，自复位引弧杆转动，自复位引弧臂沿着自复位引弧杆运动，动、静触头分离后，自复位引弧臂和自复位引弧杆分开，实现分闸过程中对谐波电流的转换。自复位引弧臂和自复位引弧杆组成与直流隔离开关的主导电回路相并联的辅助回路，实现对谐波电流的有效开断。相比于现有技术，主触头不容易被谐波电流烧蚀，隔离开关的稳定性和可靠性更好。并且，动、静侧引弧装配能够设置在动、静触头外部，维护时可以直接更换动、静侧引弧装配，不需要拆开动静触头进行零件更换或者整体更换，有利于隔离开关快速恢复运行。

进一步的，自复位引弧杆通过转轴转动安装在静侧引弧座上，转轴上安装有扭簧，转轴上设有用自复位引弧杆插接的插装座。由于不同隔离开关所需要的自复位引弧杆的长度不同，通过更换不同长度的自复位引弧杆适配不同型号规格的直流隔离开关。

进一步的，静侧挡止件由缓冲座形成。通过缓冲座来吸收自复位引弧臂与自复位引弧杆分离瞬间自复位引弧杆的能量，保证自复位引弧杆最终平稳停止在缓冲座上，提高开断装置的使用寿命。

进一步的，动侧引弧座包括抱夹和安装板，自复位引弧臂转动安装在安装板上，动侧挡止件由挡销形成，自复位引弧臂和抱夹之间通过导电带连接。抱夹在上部导电管上的安装位置可调，保证自复位引弧臂和自复位引弧杆之间的分合顺序符合要求。

进一步的，自复位引弧杆由引弧棒形成，自复位引弧臂上的导电端由滚轮形成，滚轮的外周面为弧面，滚轮可沿引弧棒滚动和绕引弧棒的轴线转动，降低两者之间的摩擦力。

附图说明

图1为本发明的直流隔离开关的实施例一中的谐波电流开断装置的静侧引弧装配的结构示意图；

图2为动侧引弧装配的结构示意图；

图3为引弧棒的装配图；

图4为缓冲座的装配图；

图5为合闸过程中滚轮与引弧棒刚开始接触时的结构示意图；

图6为合闸过程中滚轮与引弧板即将分离时的结构示意图。

图中：1-静侧引弧装配、2-动侧引弧装配、3-支架焊装、4-引弧弯板、5-导电带、6-滚轮、7-安装杆、8-挡销、9-销轴、10-拉簧、11-支持板、12-抱夹、13-引弧棒、14-插装座、15-扭簧、16-绝缘衬套、17-芯轴、18-挡止板、19-缓冲弹簧、20-固定板、21-缓冲座、22-导向杆、23-防脱螺母、24-静触头、25-上部导电管、26-静触头座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的直流隔离开关的实施例一，如图1至图6所示，包括静触头24、上部导电管25、静触头座26和谐波电流开断装置，谐波电流开断装置包括静侧引弧装配1和动侧引弧装配2，静侧引弧装配1包括引弧棒13，动侧引弧装配2包括滚轮6，静侧引弧装配1通过静侧引弧座安装在静触头座26上，动侧引弧装配2通过动侧引弧座固定在上部导电管25上。

通过计算上部导电管25在分合闸时的运动轨迹，确定动侧引弧装配2在上部导电管25上的安装位置，使得滚轮6的运动轨迹能够满足在合适时间与引弧棒13进行接触或者分离的操作要求，并且使得谐波电流开断装置先于隔离开关合闸，而滞后于隔离开关分闸，达到通过谐波电流开断装置开合谐波电流的能力，从而保护隔离开关的主触头接触部分不受到损坏。

静侧引弧装配1包括静侧引弧座，静侧引弧座包括引弧弯板4和安装在引弧弯板4上的支架焊装3，支架焊装3通过连接螺栓固定在引弧弯板4上，引弧弯板4为L形板，L形板具有水平弯折段和竖直弯折段，竖直弯折段的顶部向外侧倾斜，形成供缓冲座21安装的倾斜面。支架焊装3上设有转轴和止转安装在转轴轴向中部的插装座14，引弧棒13插装在插装座14上并由沿插装座14径向设置的连接螺栓固定并夹紧，引弧棒13与静触头24导电连接。

转轴包括芯轴17和套装在芯轴17上的绝缘衬套16，绝缘衬套16上于插装座14径向两侧分别设有一扭簧15，扭簧15用于向插装座14施加朝向缓冲座21的扭转力，绝缘衬套16的轴向两端分别设有用于对各扭簧15进行轴向限位的凸缘。分闸时引弧棒13被滚轮6驱动，引弧棒13和滚轮6分离后，在扭簧力的作用下引弧棒13复位，引弧棒13形成自复位引弧杆。

缓冲座21包括用于对引弧棒13进行止挡的止挡板18和用于安装到引弧弯板4上的固定板20，固定板20通过连接螺栓固定安装在引弧弯板4上，止挡板18的正面设有缓冲垫，背面垂直设有导向杆22，固定板20上设有用于对导向杆22进行导向的导向孔，导向杆22的伸出固定板20的一端设有用于与固定板20止挡的防脱螺母23。缓冲弹簧19套装在导向杆22上，其一端顶压在止挡板18上，另一端顶压在固定板20上。隔离开关在分闸位置时，引弧棒13和滚轮6完全脱离，引弧棒13在扭簧15和缓冲座21的限制下，引弧棒13的顶端朝向静触头24倾斜。上述缓冲座形成用于限制自复位引弧杆的复位位置的静侧挡止件。

动侧引弧装配2包括动侧引弧座，动侧引弧座包括两个抱夹12和供滚轮6安装的一安装板11，安装板11固定在抱夹12上且其一侧沿抱夹12轴向向外伸出，伸出部分具有沿抱夹12径向向外延伸的径向延伸部，径向延伸部上设有供滚轮6安装的安装杆7，安装杆7形成自复位引弧臂，滚轮6为安装杆7的导电端。安装杆7通过销轴9转动安装在安装板11上，安装杆7的内端与拉簧10连接，挡销8用于对安装杆7进行止挡限位，形成动侧挡止件；安装杆7和抱夹12之间通过导电带5导电连接。合闸过程中引弧棒13不动，滚轮6在引弧棒13的挡止下绕引弧棒13轴线转动至引弧棒13靠近静触头24一侧，滚轮6与引弧棒13分离后，滚轮6在拉簧力的作用复位。滚轮6与引弧棒13接触时，谐波电流通过滚轮6、安装杆7、导电带5和抱夹12转移到上部导电管25上。

谐波电流开断装置的工作原理：

隔离开关合闸时，动侧引弧装配2随上部导电管25向靠近静触头侧运动，当滚轮6运动到与引弧棒13接触时即辅助回路接通，且必须在主回路还未接通前，然后滚轮6绕着引弧棒13的轴线转动，在此过程中，转轴7会在拉簧10作用下绕着销轴9转动，拉簧10由于拉伸而储能，当主回路接通后滚轮6与引弧棒13脱离，谐波电流开断装置合闸结束时，滚轮6转动至引弧棒13面向静触头24的一侧，滚轮6及安装杆7在拉簧10的作用下回弹，并通过挡销8的限位，回到原始位置。

隔离开关分闸时，动侧引弧装配2在上部导电管25的带动下向远离静触头侧的方向运动，当滚轮6运动到与引弧棒13接触时，且必须在主回路还未分离前辅助回路接通，在此过程中，安装杆7会在挡销8的作用下保持不动，引弧棒13的外表面形成引导面，滚轮6沿着引弧棒13滚动并驱动引弧棒13转动，扭簧15储能，在主回路触头分闸结束后滚轮6与引弧棒13才开始脱离，扭簧15释放能量带动引弧棒13向原始位置运动，当引弧棒13回到原来位置，缓冲座21对引弧棒13进行缓冲，最终使引弧棒13平稳回到原始位置。

相比于现有技术，谐波电流开断装置的分合闸随着隔离开关在分合闸时上部导电管25的动作完成，根据上部导电管25运动轨迹，确定动侧引弧装配确切安装位置，使得开断谐波电流有可靠保证，可用于各种电压等级的直流隔离开关上，通过与直流隔离开关的主导电回路并联，对谐波电流进行有效开断，稳定性和可靠性更高，有效解决了直流隔离开关在带电状态下开合谐波电流问题，应用在直流输电工程中，满足了国家电力发展的需要。

实施例二，实施例二与实施例一的不同之处在于：引弧臂上的导电端也可以由固定安装在上部导电管上的导电块形成；对自复位引弧杆施加弹性力的弹性件也可以设置成拉簧；对自复位引弧臂施加弹性力的弹性件也可以设置成扭簧或者将自复位引弧臂设置成可弹性变形的弹性臂。

实施例三，实施例三与实施例一的不同之处在于：缓冲座包括用于与引弧臂接触的挡止板和用于对挡止板进行支撑的弹性阻尼支撑件，弹性阻尼支撑件可以为气弹簧或者活塞上设有阻尼孔的阻尼气缸等。

在其他实施例中，也可以将谐波电流开断设置运用到其他结构形式的隔离开关上；例如，运用在上部导电管在水平方向上转动的隔离开关上。

本发明的谐波电流开断装置的实施例，谐波电流开断装置的结构与上述本发明的直流隔离开关的任一实施例中的谐波电流开断装置的结构相同。因此，不再重复说明。

Claims (10)

1.直流隔离开关，包括静触头和导电闸刀，导电闸刀包括上部导电管，其特征在于：直流隔离开关还包括谐波电流开断装置，谐波电流开断装置包括设置在静触头靠近导电闸刀的一侧的静侧引弧装配，还包括设置在上部导电管上的动侧引弧装配；静侧引弧装配包括静侧引弧座，静侧引弧座上摆动装配有转动轴线与导电闸刀的转动轴线平行的自复位引弧杆，自复位引弧杆的背向导电闸刀的一侧设有用于限制自复位引弧杆的复位位置的静侧挡止件；动侧引弧装配包括动侧引弧座，动侧引弧座上摆动装配有自复位引弧臂，自复位引弧臂的摆动平面垂直于自复位引弧杆的摆动平面，自复位引弧臂的靠近静触头的一侧设有用于限制自复位引弧臂的复位位置的动侧挡止件，自复位引弧臂具有用于与自复位引弧杆导电接触并与自复位引弧杆的摆动平面相交的导电端，自复位引弧臂的铰接部位位于自复位引弧杆的摆动平面外侧。

2.根据权利要求1所述的直流隔离开关，其特征在于：所述自复位引弧杆通过转轴转动安装在静侧引弧座上，转轴上设有用于驱动自复位引弧杆朝向静侧挡止件的作用力的扭簧。

3.根据权利要求2所述的直流隔离开关，其特征在于：所述转轴包括芯轴和套设在芯轴上的绝缘衬套，自复位引弧杆连接在绝缘衬套的轴向中部，转轴上于自复位引弧杆的径向两侧均设有所述扭簧，绝缘衬套的端部设有用于对扭簧进行挡止的凸缘。

4.根据权利要求3所述的直流隔离开关，其特征在于：所述转轴上设有供自复位引弧杆插接的插装座，自复位引弧杆可拆卸地安装在插装座上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的直流隔离开关，其特征在于：所述静侧挡止件由缓冲座形成，缓冲座包括用于与自复位引弧杆接触的挡止板和用于安装到静侧引弧座上的固定板，挡止板与固定板相向设置，挡止板上设有导向杆，固定板上设有供导向杆穿过的导向孔，导向杆伸出固定板一端设有防脱螺母，导向杆上套装有用于向挡止板施加弹性力的缓冲弹簧。

6.根据权利要求5所述的直流隔离开关，其特征在于：所述挡止板上设有用于对自复位引弧杆进行缓冲的缓冲垫。

7.根据权利要求5所述的直流隔离开关，其特征在于：所述缓冲座为具有阻尼特性的阻尼座。

8.根据权利要求1至4任一项所述的直流隔离开关，其特征在于：所述动侧引弧座包括用于安装到所述上部导电管上的抱夹，抱夹上设有供所述自复位引弧臂转动安装的安装板，动侧挡止件由垂直设置在安装板上的挡销形成，自复位引弧臂与抱夹之间通过导电带连接。

9.根据权利要求8所述的直流隔离开关，其特征在于：所述自复位引弧臂的远离抱夹的一端转动安装有滚轮，滚轮与自复位引弧臂同轴布置，滚轮形成所述导电端。

10.直流隔离开关的谐波电流开断装置，其特征在于：所述谐波电流开断装置为权利要求1至9的任意一项所述的谐波电流开断装置。