CN110223810B - 一种自熄弧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自熄弧装置，属于电力输送技术领域。一种自熄弧装置，包括：绝缘子串、招弧角、液化电负性气体储存装置、电流互感器、电源以及控制器；招弧角相对设置在绝缘子串的两端；液化电负性气体储存装置设置在招弧角的触头处；液化电负性气体储存装置呈中空，液化电负性气体储存装置的外侧设有电动喷头，电动喷头与液化电负性气体储存装置的中腔连通；相对应的招弧角上的电动喷头相对设置；电流互感器套设在招弧角上；电源与电动喷头电连接；控制器分别与电流互感器和电源通信连接。本发明可以通过液化电负性气体储存装置进行电负性气体灭弧、冷却灭弧以及吹灭灭弧等多种灭弧方式，灭弧方式有效可靠。

Description

一种自熄弧装置
技术领域
本发明涉及电力输送技术领域，具体涉及一种自熄弧装置。
背景技术
特高压直流输电系统直流接地极，直流接地极线路具有输送电流大、线路电压低、耐雷水平较低、要求发生接地故障后具备自熄弧能力等特点。由于接地极线路传输的是直流，一旦间隙击穿，其故障电流为稳定的直流电流，由于没有周期性过零点，自熄弧较困难。对于高压直流接地极线路来说，电流增大、工作电压升高，导致电弧更加难以熄灭，电弧烧灼绝缘子以及招弧角触头时间长，会降低绝缘子以及招弧角触头的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自熄弧装置，以解决现有高压直流接地极线路自熄弧较困难，导致招弧角寿命低的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种自熄弧装置，包括：绝缘子串、招弧角、液化电负性气体储存装置、电流互感器、电源以及控制器；招弧角相对设置在绝缘子串的两端；液化电负性气体储存装置设置在招弧角的触头处；液化电负性气体储存装置呈中空，液化电负性气体储存装置的外侧设有电动喷头，电动喷头与液化电负性气体储存装置的中腔连通；相对应的招弧角上的电动喷头相对设置；电流互感器套设在招弧角上；电源与电动喷头电连接；控制器分别与电流互感器和电源通信连接。
本发明在招弧角的触头处设置液化电负性气体储存装置，液化电负性气体储存装置的内部储存有液化CF3I气体等电负性气体，当招弧角出现电弧时，电流互感器感应通过招弧角的电流，并将信号传递给控制器，控制器控制电动喷头工作，从而将电负性气体喷出。由于电负性气体具有很强的电子吸附能力与高导热性，绝缘性能优良，从而相对应的两个液化电负性气体储存装置喷出气体后，会覆盖绝缘子串周边的区域，从而将此区域的电弧熄灭，同时，喷出的气体还可以进行冷却灭弧(去游离气体)。利用电负性气体进行熄弧，其结构简单可靠，实现了熄灭招弧角间燃烧电弧的功能，降低了电弧存在的时间，缩短了招弧角和绝缘子串被灼烧的时间，提高了招弧角和绝缘子串的使用寿命，从而能够有效增强招弧角对特高压直流输电系统直流接地极的保护，提高输电线路运行的安全可靠性。
进一步地，上述液化电负性气体储存装置的侧壁从外到内依次分为外层、第一隔热层、爆破层、第二隔热层以及内层。
本发明的液化电负性气体储存装置的侧壁包含爆破层，在气体耗尽后，若电弧未熄灭，燃烧的电弧会使液化电负性气体储存装置的温度快速升高，从而使爆破层发生轻微爆炸，爆炸产生的气流能够吹弧灭弧，吹弧可以很好地冷却电弧，提高电弧区的压力，快速带走残余的游离气体，从而有效进行灭弧。第一隔热层和第二隔热层可以保证爆破层在正常情况下温度不会太高，使爆破层在正常情况下不会发生爆炸。
进一步地，上述外层的材质为钢，第一隔热层的材质为聚氨酯，爆破层的材质为TNT，第二隔热层的材质为聚氨酯，内层的材质为钢。
进一步地，上述电流互感器靠近招弧角与绝缘子串连接的一端。
由于招弧角与绝缘子串连接的一端电压相对于设置液化电负性气体储存装置的一端较低，在此处设置电流互感器，可以避免较大电压对电流互感器的损伤。
进一步地，上述电流互感器的外侧设有电磁屏蔽盒，电磁屏蔽盒与招弧角连接。
本发明的电磁屏蔽盒可以保护电流互感器不被其他电流磁场影响，提高检测的准确性。
进一步地，上述绝缘子串的两端分别设有旋转装置；旋转装置包括转动块以及电机；转动块与绝缘子串旋转连接，招弧角与转动块的外侧连接；电机的电机轴与转动块连接，电机与电源电连接，电机与控制器通信连接。
本发明的绝缘子串可以通过旋转装置进行旋转，在招弧角产生电弧时，相对应的招弧角可以电机的带动下向相反方向进行转动，增加两个相对应的液化电负性气体储存装置之间的距离，从而将电弧拉长，电弧拉长后，电弧电压将会增大，从而改变电弧的伏安特性，在直流电弧中，其静伏安特性上移，电弧可以熄灭。
进一步地，上述绝缘子串的两端还分别设有保护架，保护架上设有保护腔，电机固定设置在保护腔中。
本发明的保护架用于安装电机以及用于对电机进行保护，避免电机损坏。
进一步地，上述相对应招弧角的触头之间的距离为绝缘子串整体长度的50％至90％。
进一步地，上述招弧角的拐角角度为120°至160°。
进一步地，上述电源为无线电能传输装置。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可以通过液化电负性气体储存装置进行电负性气体灭弧、冷却灭弧以及吹灭灭弧，其结构简单可靠，实现了熄灭招弧角间燃烧电弧的功能，降低了电弧存在的时间，缩短了招弧角和绝缘子串被灼烧的时间，提高了招弧角和绝缘子串的使用寿命，从而能够有效增强招弧角对特高压直流输电系统直流接地极的保护，提高输电线路运行的安全可靠性。
(2)本发明还能是相对应的招弧角向相反方向转动，使得相对应液化电负性气体储存装置之间的距离增大，从而实现拉灭灭弧。
附图说明
图1为本发明的自熄弧装置的结构示意图；
图2为本发明的液化电负性气体储存装置的结构示意图；
图3为本发明的电流互感器和电磁屏蔽盒与招弧角的连接示意图；
图4为本发明的旋转装置与保护架的连接示意图。
图中：10-绝缘子串；20-招弧角；30-液化电负性气体储存装置；31-电动喷头；32-外层；33-第一隔热层；34-爆破层；35-第二隔热层；36-内层；37-内腔；40-电流互感器；41-电磁屏蔽盒；60-旋转装置；61-转动块；62-电机；70-保护架；71-保护腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
请参照图1，一种自熄弧装置，包括：绝缘子串10、招弧角20、液化电负性气体储存装置30、电流互感器40、电源以及控制器。绝缘子串10的两端分别通过旋转装置60与招弧角20连接，绝缘子串10两端的招弧角20相互对应，在旋转装置60的作用下，相对应招弧角20的旋转方向相反，使得相对应的两个招弧角20的触头之间的距离增大，实现拉灭灭弧。在本实施例中，招弧角20的拐角角度为145°，相对应招弧角20的触头之间的距离为绝缘子串10整体长度的70％；控制器采用STM23F407IGT6。在本发明的其它实施例中，招弧角20的拐角角度还可以为120°至160°之间的任意值；相对应招弧角20的触头之间的距离还可以为绝缘子串10整体长度的50％至90％中的任意值。
液化电负性气体储存装置30设置在招弧角20的触头上。电流互感器40套设在招弧角20上，用于检测流过招弧角20的电流。电源为液化电负性气体储存装置30和旋转装置60提供电能。控制器分别与电源、液化电负性气体储存装置30、电流互感器40以及旋转装置60通信连接。在本实施例中，电源为无线电能传输装置，无线电能传输装置可以将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输。
请参照图2，液化电负性气体储存装置30呈中空，其内腔37装有液化的电负性气体。液化电负性气体储存装置30的外侧壁通过螺栓与招弧角20的触头固定连接，并且其侧壁从外到内依次分为外层32、第一隔热层33、爆破层34、第二隔热层35以及内层36。液化电负性气体储存装置30上还设有电动喷头31，电动喷头31与液化电负性气体储存装置30的内腔37连通，并且其喷嘴置于液化电负性气体储存装置30的外侧，相对应的两个液化电负性气体储存装置30上的电动喷头31相对设置，喷出的气体共同覆盖绝缘子串10附近的区域。
在本实施例中，外层32的材质为钢，第一隔热层33的材质为聚氨酯，爆破层34的材质为微量的TNT，第二隔热层35的材质为聚氨酯，内层36的材质为钢。
请参照图3，电流互感器40套设在招弧角20上，套设的位置在靠近招弧角20与旋转装置60连接的一端。电流互感器40的外侧套设有电磁屏蔽盒41，电磁屏蔽盒41安装在招弧角20上，用于屏蔽外部磁场，提高电流互感器40的检测精度。在本实施例中，电磁屏蔽盒41为内衬全方位导电泡棉的钢盒。
请参照图4，旋转装置60包括转动块61以及电机62。转动块61套设在绝缘子串10的端部并可以绕绝缘子串10的端部转动，招弧角20与转动块61的侧壁固定连接。电机62的电机轴与转动块61，电机62与无线电能传输装置电连接，电机62与控制器通信连接。绝缘子串10的两端还设有保护架70，保护架70的一端呈杆状，与绝缘子串10固定连接并且不会阻碍招弧角20的转动，保护架70的另一端设有密闭的保护腔71，电机62固定安装在保护腔71的侧壁上，电机轴伸出保护腔71与转动块61连接，同时，无线电能传输装置的接收器也安装在保护腔71中，接收器与转动块61和电动喷头31分别电连接。
在招弧角20具有电弧时，电流互感器40检测通过招弧角20的电流，并向传感器输出信号，传感器控制电动喷头31工作，从电动喷头31处喷出电负性气体并充满绝缘子串10附近的区域，实心根据电负性气体特性进行灭弧。气体在喷出时，还可以降低燃烧电弧的温度，实现冷却灭弧，喷出的气流还能进行吹弧灭弧。
当电负性气体全部释放后，或者电弧较大、温度较高，随着电弧的燃烧，液化电负性气体储存装置30的温度会快速升高，从而使得TNT发生轻微爆炸，爆炸产生的气流能够吹弧灭弧，吹弧时可以很好地冷却电弧，提高电弧区的压力，快速带走残余的游离气体，从而有效进行灭弧。
在传感器收到信号后，传感器还会控制电机62工作，电机62带动两个转动块61沿相反的方向旋转，增大相对应的两个招弧角20的触头之间的距离，从而将电弧拉长，电弧拉长后，电弧电压将会增大，从而改变电弧的伏安特性，在直流电弧中，其静伏安特性上移，电弧可以熄灭。
在招弧角20上的电弧熄灭后，控制器控制电动喷头31关闭，控制电机62带动转动块61旋转，使招弧角20回到原来的位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自熄弧装置，其特征在于，包括：绝缘子串(10)、招弧角(20)、液化电负性气体储存装置(30)、电流互感器(40)、电源以及控制器；所述招弧角(20)相对设置在所述绝缘子串(10)的两端；所述液化电负性气体储存装置(30)设置在所述招弧角(20)的触头处；所述液化电负性气体储存装置(30)呈中空，所述液化电负性气体储存装置(30)的外侧设有电动喷头(31)，所述电动喷头(31)与所述液化电负性气体储存装置(30)的内腔连通；相对应的招弧角(20)上的电动喷头(31)相对设置；所述电流互感器(40)套设在所述招弧角(20)上；所述电源与所述电动喷头(31)电连接；所述控制器分别与所述电流互感器(40)和电源通信连接；
所述液化电负性气体储存装置(30)的侧壁从外到内依次分为外层(32)、第一隔热层(33)、爆破层(34)、第二隔热层(35)以及内层(36)。
2.根据权利要求1所述的自熄弧装置，其特征在于，所述外层(32)的材质为钢，所述第一隔热层(33)的材质为聚氨酯，所述爆破层(34)的材质为TNT，所述第二隔热层(35)的材质为聚氨酯，所述内层(36)的材质为钢。
3.根据权利要求1所述的自熄弧装置，其特征在于，所述电流互感器(40)靠近所述招弧角(20)与所述绝缘子串(10)连接的一端。
4.根据权利要求3所述的自熄弧装置，其特征在于，所述电流互感器(40)的外侧设有电磁屏蔽盒(41)，所述电磁屏蔽盒(41)与所述招弧角(20)连接。
5.根据权利要求1所述的自熄弧装置，其特征在于，所述绝缘子串(10)的两端分别设有旋转装置(60)；所述旋转装置(60)包括转动块(61)以及电机(62)；所述转动块(61)与所述绝缘子串(10)旋转连接，所述招弧角(20)与所述转动块(61)的外侧连接；所述电机(62)的电机轴与所述转动块(61)连接，所述电机(62)与所述电源电连接，所述电机(62)与所述控制器通信连接。
6.根据权利要求5所述的自熄弧装置，其特征在于，所述绝缘子串(10)的两端还分别设有保护架(70)，所述保护架(70)上设有保护腔(71)，所述电机(62)固定设置在所述保护腔(71)中。
7.根据权利要求1所述的自熄弧装置，其特征在于，相对应招弧角(20)的触头之间的距离为所述绝缘子串(10)整体长度的50％至90％。
8.根据权利要求7所述的自熄弧装置，其特征在于，所述招弧角(20)的拐角角度为120°至160°。
9.根据权利要求1至8任一项所述的自熄弧装置，其特征在于，所述电源为无线电能传输装置。
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