CN109285720A - 一种可开合谐波电流的直流隔离开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可开合谐波电流的直流隔离开关，直流隔离开关包括主静触头、动端部件和灭弧装置，灭弧装置包括具有操作柄的灭弧室和设置在主动触头的前后移动路径上的辅助静触头，辅助静触头通过灭弧室与主静触头并联，灭弧装置还包括设置于动端部件上的随动端部件动作的辅助动触头和拨杆，辅助动触头、拨杆随动端部件前后移动过程中，辅助动、静触头于拨杆拨动操作柄实现灭弧室合闸之前接触，后于主动触头、主静触头接触后分离，灭弧室于主动触头触前、主静触头接合闸；辅助动触头、辅助静触头于主动触头、主静触头分离前接触，于拨杆拨动操作柄实现灭弧室分闸之后分离，灭弧室于主动触头、主静触头分离后分闸，隔离开关具备一定的灭弧能力。

Description

一种可开合谐波电流的直流隔离开关

技术领域

本发明涉及高压输电领域中的一种可开合谐波电流的直流隔离开关。

背景技术

作为空气断口的直流隔离开关，其具体结构如图1所示：包括主静触头11和具有主动触头12的动端部件，动端部件还包括两个可相互折叠的用于带动主动触头往复移动的导电杆13，在合闸时，操动机构驱动两个导电杆13展开，主动触头在导电杆带动下与主静触头合闸；在分闸时，操动机构驱动两个导电杆13折叠收起，主动触头在导电杆带动下与主静触头分闸。现有高压直流隔离开关的主要作用是在无负载条件下对高压电器设备提供电气隔离，因此直流隔离开关不具备开断电流的能力。但是安装在直流滤波器高压侧的直流隔离开关，要求其具备开断谐波电流的能力，使直流滤波器可以带电投切。目前，国内外的直流隔离开关开合谐波电流一般采用的是辅助招弧角装置，在直流隔离开关上安装引弧装置，在开断谐波电流时，谐波电流烧蚀辅助触头形成电弧，通过空气拉断电弧来开合谐波电流。

而特高压直流输电工程的输送距离今后将大幅提升，为了更好的配置资源，提高输送效率和线路的利用率，提高输送容量是比较经济的方法，增大系统的额定电流或提高系统电压，将会有效的提高输送功率。随着直流容量的提升，对于安装在滤波器高压侧的直流隔离开关，其开断的谐波电流必然也随之增大，现有技术中的辅助招弧角装置已无法满足开合谐波电流的要求。因此，需要设计一种在电流增大时，能够保证隔离开关具有开断谐波电流能力的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有辅助灭弧回路的插入式的可开合谐波电流的直流隔离开关。

为实现上述目的，本发明可开合谐波电流的直流隔离开关的技术方案是：

可开合谐波电流的直流隔离开关，包括主静触头和动端部件，动端部件包括通过朝前运动而与主静触头合闸、朝后运动而与主静触头分闸的主动触头，隔离开关还包括灭弧装置，灭弧装置包括设置于所述动端部件上的用于随动端部件动作的辅助动触头和拨杆，灭弧装置还包括具有操作柄的灭弧室和设置在辅助动触头的前后移动路径上的辅助静触头，辅助静触头通过所述灭弧室与主静触头并联，辅助动触头、拨杆随动端部件前后移动过程中，辅助动触头、辅助静触头于拨杆拨动操作柄实现灭弧室合闸之前接触，于主动触头、主静触头接触后分离，灭弧室于主动触头、主静触头接触前合闸；辅助动触头、辅助静触头于主动触头、主静触头分离前接触，于拨杆拨动操作柄实现灭弧室分闸之后分离，灭弧室于主动触头、主静触头分离后分闸。

动端部件还包括带动所述主动触头移动的导电杆，拨杆沿导电杆的径向布置，辅助动触头为与所述拨杆垂直或倾斜设置的板形结构，辅助动触头的一侧板面为用于与辅助静触头沿前后方向滑移接触的动触头接触面。

拨杆和辅助动触头均设置于抱箍上，所述抱箍通过紧固件固定于所述导电杆上。

辅助静触头具有由后至前逐渐朝下倾斜设置的用于与所述动触头接触面沿前后方向滑移接触的静触头接触面。

操作柄包括摆动轴线沿左右方向延伸的柄杆及设置于柄杆上的拨块，拨块具有用于与所述拨杆接触以实现被所述拨杆拨动的前拨动面和后拨动面，拨块相对柄杆在前后方向的位置可调。

拨块上间隔并列布置有多个实现拨块相对柄杆位置调节的调节长孔，调节长孔中设置有实现将拨块固定于柄杆上的螺栓。

前、后拨动面位于拨块的相邻侧面上，且前、后拨动面呈V形布置。

前拨动面由拨块的后侧面形成，后拨动面由拨块的下侧面形成，前拨动面的长度大于后拨动面的长度。

灭弧室固封于固封极柱中，隔离开关还包括与所述固封极柱间隔并列布置的竖向绝缘支撑，固封极柱与竖向绝缘支撑的下端设置于连接架上，灭弧室的弹簧机构横向设置于固封极柱和竖向绝缘支撑的上端。

固封极柱和竖向绝缘支撑的上端连接有辅助触头支架，辅助静触头设置于辅助触头支架的右侧，操作柄位于弹簧机构的右侧。

本发明的有益效果是：

相比于现有技术，本发明所涉及的可开合谐波电流的直流隔离开关包括主静触头和动端部件，动端部件包括通过朝前运动而与主静触头合闸、朝后运动而与主静触头分闸的主动触头，隔离开关还包括灭弧装置，灭弧装置包括设置于所述动端部件上的用于随动端部件动作的辅助动触头和拨杆，灭弧装置还包括具有操作柄的灭弧室和设置在辅助动触头的前后移动路径上的辅助静触头，辅助静触头通过所述灭弧室与主静触头并联，在实际的操作中，辅助动触头、辅助静触头和灭弧室接通后构成辅助支路，与主动触头、主静触头并联，主动触头向主静触头移动过程中，辅助静触头与辅助动触头先接触，此时灭弧室处于分闸状态，主动触头继续运动使灭弧室合闸，此时主动触头与主静触头并未导通，但辅助支路已经导通，合闸时产生的电弧会在灭弧室中被熄灭，此时主动触头、主静触头之间的电势相同，主动触头继续运动，主动触头与主静触头接触，由于电势相同，避免了主动触头、主静触头合闸时产生电弧的情况，随后辅助动触头、辅助静触头分离，使得辅助支路断开，避免了灭弧室处于长时间的通流状态，至此完成合闸；在分闸过程中，主动触头、主静触头分离之前，辅助动触头、辅助静触头先接触，由此可保证在主动触头、主静触头分离时，辅助支路通流，避免了电弧在主动触头、主静触头之间产生，随着主动触头的向后移动，主动触头、主静触头分离，灭弧室在主动触头、主静触头分离后分闸，此时电弧在灭弧室中产生并被熄灭，辅助支路断开，最后辅助动触头、辅助静触头分离，完成分闸动作。合闸的过程中，保证主动触头与主静触头接通前辅助支路先接通并将电弧在灭弧室中熄灭，分闸过程中保证主动触头、主静触头分离前辅助支路先接通，避免电弧产生在主动触头、主静触头之间，继而灭弧室分闸，电弧在灭弧室中被熄灭，使得隔离开关能够具有辅助灭弧回路，满足灭弧的要求，具备一定的灭弧能力。

附图说明

图1为现有技术中的高压直流隔离开关结构示意图；

图2为本发明可开合谐波电流的直流隔离开关具体实施例分闸状态的装配结构示意图；

图3为图2的合闸状态装配结构示意图；

图4为图2中真空灭弧室、弹簧机构、操作柄与辅助静触头装配结构示意图；

图5为图2中的拨杆与辅助动触头的结构示意图；

图6为本发明可开合谐波电流的直流隔离开关合闸过程时序图；

图7为本发明可开合谐波电流的直流隔离开关分闸过程时序图；

图8为本发明可开合谐波电流的直流隔离开关的合闸状态的灭弧装置的结构示意图。

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。

本发明的可开合谐波电流的直流隔离开关的具体实施例，如图2至图8所示，该直流隔离开关为水平伸缩式直流隔离开关，其包括主静触头11，朝前运动与主静触头11合闸、朝后运动与主静触头11分闸的主动触头12，主动触头12与连接在其后端的两个可折叠的导电杆13构成了动端部件。主静触头安装在静触座18上，主动触头安装在动触座19上，在静触座18上设置有通过L形的连接板4并联于主静触头上的真空灭弧室3。

真空灭弧室3固封于固封极柱中，直流隔离开关还包括与固封极柱间隔并列布置的竖向绝缘支撑31，固封极柱和竖向绝缘支撑31的下端设置在连接板4上，真空灭弧室3的弹簧机构1横向设置在固封极柱和竖向绝缘支撑31的上端，简化了装配结构。固封极柱和竖向绝缘支撑31的上端还连接有辅助触头支架，辅助触头支架的右侧面上设置有辅助静触头2，弹簧机构1的右侧面上设置有控制弹簧机构1的操作柄（采用操作柄控制弹簧机构以实现对真空灭弧室的分合闸属于现有技术，在此不再详细展开），弹簧机构1和辅助静触头2设置在同侧能够方便主动触头的移动过程中辅助动触头和拨杆的运动轨迹更好的实现接触分离的动作，便于观察。操作柄包括摆动轴线沿左右方向延伸的柄杆6和设置在柄杆6上的拨块5，拨块5相对于柄杆6在前后方向的位置可调，通过可调节位置的拨块5来实现对于具有不同运动轨迹的拨杆均能通过改变拨块的位置来调节真空灭弧室的分合闸时间，满足不同隔离开关的运动轨迹。在拨块5上间隔并列布置有多个实现拨块相对柄杆位置调节的调节长孔51，调节长孔51中设置有实现将拨块固定于柄杆上的螺栓52，通过螺栓与调节长孔配合将拨块固定在柄杆上，通过松紧螺栓即可调节调节板的相对于柄杆的位置，操作方便。

导电杆13上设置有与辅助静触头2滑移接触导通的辅助动触头10，辅助动触头10为板形结构，其一侧板面为用于与辅助静触头2沿前后方向滑移接触的动触头接触面17，与此同时，辅助静触头2具有静触头接触面21，静触头接触面21由后至前逐渐朝下倾斜设置，用于与动触头接触面17沿前后方向滑移接触，面接触可保证辅助动触头与辅助静触头相互接触的时长，保证在真空灭弧室分合闸之前，辅助动触头与辅助静触头一直保持接触，使得接触可靠。导电杆13上沿径向布置有用于拨动拨块5以控制弹簧机构1的拨杆9，拨杆9与辅助动触头10均固定在一抱箍上，且拨杆9和辅助动触头10呈十字结构相互垂直设置在抱箍上，该抱箍由大抱箍8和小抱箍7合围形成，抱箍通过螺栓16固定在导电杆13上，辅助动触头和拨杆通过抱箍固定在导电杆上，固定形式简单可靠，能够通过调节抱箍上的螺栓来适应一定形式的导电杆，具有一定的通用性。

拨块5具有用于与拨杆9接触以实现被拨杆9拨动的前拨动面54和后拨动面53，且前、后拨动面位于拨块的相邻侧面上，前、后拨动面呈V形布置，由于主动触头具有由上至下的运动路径，所述设置前拨动面54为拨块的后侧面，后拨动面53为拨块的下侧面，满足V形布置，前拨动面54的长度大于后拨动面53的长度，在保证拨块能够被拨动的同时，又能够在主动触头12的运动轨迹上实现拨块的前后拨动行程一致。

拨杆9和辅助动触头10通过抱箍安装在导电杆13上，通过主动触头在分合闸过程中的运动轨迹来保证拨杆9的运动轨迹B能够满足对拨块5的拨动，辅助动触头10的运动轨迹A又能与辅助静触头2滑移接触。在直流隔离开关进行分合闸的操作时，安装在主动触头上的拨杆9和辅助动触头10会根据主动触头12的运动轨迹，使得拨杆9拨动拨块5，且能够根据不同的直流隔离开关的主动触头12的运动轨迹，调节拨块的位置来改变操作柄的被拨动实现真空灭弧室分合闸的位置，使得辅助动触头10、拨杆9随导电杆13前后移动过程中，辅助动触头10、辅助静触头2于拨杆9拨动操作柄实现真空灭弧室3合闸之前接触，后于主动触头12、主静触头11接触后分离，真空灭弧室3于主动触头12、主静触头11接触前合闸；辅助动触头10、辅助静触头2于主动触头12、主静触头11分离前接触，于拨杆9拨动操作柄实现真空灭弧室3分闸之后分离，真空灭弧室于主动触头12、主静触头11分离后分闸。

在直流隔离开关合闸的过程中，辅助触头支架14上的真空灭弧室3处于分闸位置，主动触头12通过其固定的运动轨迹向主静触头11移动，辅助动触头10先辅助静触头2接触，此时真空灭弧室3处于分闸状态；主动触头12继续向前运动，拨杆9拨动安装在弹簧机构1右侧的操作柄，使得真空灭弧室3达到合闸状态，此时主动触头12、主静触头11虽然未接触，但是辅助动触头10和辅助静触头2和真空灭弧室均已经导通，合闸时产生的电弧真空灭弧室3中熄灭，主动触头12、主静触头11间的电势相同；主动触头12继续向前运动与主静触头11接触，继而辅助动触头10、辅助静触头2分开，从而使得辅助支路断开，避免真空灭弧室3长时间的带电流通，以此开断时序实现直流隔离开关合闸过程中的灭弧，此过程中真空灭弧室一直处于合闸状态。

直流隔离开关的分闸过程：主动触头12向后运动，使得辅助动触头10与辅助静触头2从分离状态重新接触，辅助支路导通；主动触头12继续向后运动与主静触头11分离，但整个回路通过辅助支路导通，主动触头12继续向后运动，拨杆9拨动操作柄，使得真空灭弧室3分闸，将分闸时产生的电弧通过真空灭弧室3进行熄灭，辅助支路断开；主动触头12继续运动，将辅助动触头10和辅助静触头2分离，至分闸位置后整个分闸过程结束。

在本实施例中，辅助动触头与辅助静触头接触后，拨杆才拨动操作柄，且拨杆刚开始拨动操作柄即可使真空灭弧室能够实现分合闸，在其他实施例中，可在拨杆在拨动操作柄的过程中使真空灭弧室分合闸，因此，在分合闸过程中，可设置在辅助动触头和辅助静触头接触的同时拨杆拨动操作柄，也可设置在拨杆开始接触并拨动操作柄之后辅助动触头和辅助静触头再接触，满足在辅助动触头与辅助静触头相互滑移接触的过程中真空灭弧室分合闸即可。

本发明的直流隔离开关可应用于直流场的直流滤波器的高压侧，由于直流滤波电流和普通的电流不一样，其频率比较高，且包含的各个频率的电流都有，其变化速度比较快，可通过灭弧装置中的真空灭弧室根据不同的谐波电流的频率、恢复电压、稳态电流、合闸电流、开断电流，选择不同类型的真空灭弧室，对谐波电流进行开断，使其带电投切直流滤波器，具备能够开合谐波电流的能力，满足直流场滤波器高压侧直流隔离开关的要求。

在本发明的其他具体实施例中，灭弧室可以设置为其他形式的灭弧室如在灭弧室填充灭弧气体如SF6等；该灭弧装置除了应用与水平伸缩式直流隔离开关外，还可应用于如动触头由丝杆螺母机构驱动的直动式隔离开关上；拨杆可不沿导电杆的径向布置，与辅助动触头相互倾斜，或者是平行于导电杆的轴线方向的平面上与辅助动触头相互垂直设置；辅助动触头可以设置为除板形结构外的其他结构形式，如可设置为能够在静触头接触面上滑移接触的弹性针，及设置在导电杆上能够与静触头接触面滑移接触的弹性触指等；拨杆和辅助动触头可分开设置在不同的抱箍上；拨杆和辅助动触头也可通过焊接、铆接等其他固定形式直接固定在导电杆上；静触头接触面可设置为水平的，满足在辅助动触头与辅助静触头接触的过程中，灭弧室分合闸，且辅助动触头、辅助静触头满足在主动触头、主静触头接触之后分离，在灭弧室分闸之后分离即可；柄杆上可不设置拨块，通过更换不同尺寸的柄杆来实现拨动操作柄的时间；拨块和柄杆之间的位置调节的结构可以为单个长孔条；前、后拨动面可设置在拨块的相对两侧；前拨动面的长度可不大于后拨动面的长度，保证拨块的前、后拨动面的位置均处在拨杆的运动轨迹上即可；灭弧室可不设置在固封极柱中；灭弧装置也可不设置绝缘支撑，直接通过连接架安装在静触座上；灭弧室的弹簧机构可设置在绝缘支撑上或灭弧室上；辅助静触头可以直接设置在弹簧机构上；辅助静触头和操作柄可不设置在同侧，如辅助静触头设置在辅助触头支架的上侧，操作并位于弹簧结构的右侧，将主动触头从辅助支架内穿过，通过十字结构布置的辅助动触头和拨杆分别实现对辅助静触头和操作柄的相应动作；可将辅助动触头和拨杆沿导电杆的径向相背设置，相应的将辅助静触头和操作并设置在相对两侧；也可将辅助动触头和拨杆在导电杆的外周面上沿轴线方向前后设置，同时将辅助静触头和操作柄的前后位置关系对应调节。

Claims (10)

1.一种可开合谐波电流的直流隔离开关，包括主静触头和动端部件，动端部件包括通过朝前运动而与主静触头合闸、朝后运动而与主静触头分闸的主动触头，其特征在于：所述隔离开关还包括灭弧装置，灭弧装置包括设置于所述动端部件上的用于随动端部件动作的辅助动触头和拨杆，灭弧装置还包括具有操作柄的灭弧室和设置在辅助动触头的前后移动路径上的辅助静触头，辅助静触头通过所述灭弧室与主静触头并联，辅助动触头、拨杆随动端部件前后移动过程中，辅助动触头、辅助静触头于拨杆拨动操作柄实现灭弧室合闸之前接触，于主动触头、主静触头接触后分离，灭弧室于主动触头、主静触头接触前合闸；辅助动触头、辅助静触头于主动触头、主静触头分离前接触，于拨杆拨动操作柄实现灭弧室分闸之后分离，灭弧室于主动触头、主静触头分离后分闸。

2.根据权利要求1所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：动端部件还包括带动所述主动触头移动的导电杆，拨杆沿导电杆的径向布置，辅助动触头为与所述拨杆垂直或倾斜设置的板形结构，辅助动触头的一侧板面为用于与辅助静触头沿前后方向滑移接触的动触头接触面。

3.根据权利要求2所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：拨杆和辅助动触头均设置于抱箍上，所述抱箍通过紧固件固定于所述导电杆上。

4.根据权利要求2所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：所述辅助静触头具有由后至前逐渐朝下倾斜设置的用于与所述动触头接触面沿前后方向滑移接触的静触头接触面。

5.根据权利要求1所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：操作柄包括摆动轴线沿左右方向延伸的柄杆及设置于柄杆上的拨块，拨块具有用于与所述拨杆接触以实现被所述拨杆拨动的前拨动面和后拨动面，拨块相对柄杆在前后方向的位置可调。

6.根据权利要求5所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：拨块上间隔并列布置有多个实现拨块相对柄杆位置调节的调节长孔，调节长孔中设置有实现将拨块固定于柄杆上的螺栓。

7.根据权利要求5所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：前、后拨动面位于拨块的相邻侧面上，且前、后拨动面呈V形布置。

8.根据权利要求7所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：前拨动面由拨块的后侧面形成，后拨动面由拨块的下侧面形成，前拨动面的长度大于后拨动面的长度。

9.根据权利要求1至8任一项所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：灭弧室固封于固封极柱中，隔离开关还包括与所述固封极柱间隔并列布置的竖向绝缘支撑，固封极柱与竖向绝缘支撑的下端设置于连接架上，灭弧室的弹簧机构横向设置于固封极柱和竖向绝缘支撑的上端。

10.根据权利要求9所述的可开合谐波电流的直流隔离开关，其特征在于：固封极柱和竖向绝缘支撑的上端连接有辅助触头支架，辅助静触头设置于辅助触头支架的右侧，操作柄位于弹簧机构的右侧。