CN111224327B - 基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器及其柜体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柜体，用于基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括独立设置的前区室、后区室和侧区室，其中，所述后区室位于所述前区室的后方，所述侧区室位于所述前区室的一侧。本发明提供的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器的柜体，设计结构明确，区间隔室分块清晰，空间布置灵活，利于功能的扩展，可根据各种空间、功能需求来进行相应调整的中压混合式直流断路器的柜体结构。并且，占地面积小，节约制造成本。本发明还公开了一种采用上述柜体的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器。

Description

基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器及其柜体

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器及其柜体。

背景技术

随着国家能源结构的调整，化石能源不断减少，环境日益恶化，开发可再生清洁能源取代化石能源将是大势所趋。基于常规直流及柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术是缓解目前传统一次能源短缺、环境恶化，以及解决新能源并网和消纳问题的有效技术手段之一。然而，开断能力强、分断速度快这两大技术瓶颈却极大限制了直流输电的发展。

对比机械式和固态式直流断路器，混合式断路器电路由机械断路器、固态断路器以及避雷器组成，在正常工作时，电流流过机械断路器，所以其通态损耗低，与机械断路器相当；发生短路故障时，流过机械开关的电流到固态断路器，固态断路器开断迅速，开断时间极小，满足当前直流输电的要求，因此混合式直流断路器成为直流输电领域主要的研究方向。

近年来，国家大力发展了多个柔性直流输电工程，使得直流断路器得以在实际的示范工程得以应用。目前，用于低压与中压的交流开关柜柜型已成百花齐放状态且国家趋于标准化，而中压直流断路器的柜体结构设计国家并没有标准规定，内部设置混乱，占地面积大。

因此，如何提供一种柜体，以降低占地面积，节约制造成本，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种柜体，以降低占地面积，节约制造成本。本发明的另一目的在于提供一种采用上述柜体的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柜体，用于基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括独立设置的前区室、后区室和侧区室，其中，所述后区室位于所述前区室的后方，所述侧区室位于所述前区室的一侧。

优选的，上述前区室和所述后区室的长度之和为所述侧区室的长度。

优选的，上述前区室包括上下设置的第一前区室和第二前区室，所述后区室包括上下设置的第一后区室和第二后区室。

本发明还提供一种基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括柜体，所述柜体为如上述任意一项所述的柜体。

优选的，上述前区室包括上下设置的第一前区室和第二前区室，所述后区室包括上下设置的第一后区室和第二后区室，所述第一前区室为仪表室，所述第二前区室为断路器室，所述第一后区室为母线室，所述第二后区室为电缆室，所述侧区室为电力电子设备室。

优选的，上述前区室和所述后区室之间通过隔板隔开，所述隔板上设置有触头盒，所述断路器室中的断路器上设置有第一动触头和第二动触头，所述后区室中设置有第一静触头和第二静触头，所述第一动触头通过所述触头盒与所述第一静触头连接或断开，所述第二动触头通过所述触头盒与所述第二静触头连接或断开，所述后区室中设置有进线主母排和出线主母排，所述进线主母排的第一支路与所述第一静触头连接，其第二支路进入所述侧区室中与电力电子设备连接，所述出线主母排的第三支路与所述第二静触头连接，其第四支路进入所述侧区室中与所述电力电子设备连接。

优选的，上述后区室与所述侧区室的壁体上开设有第一穿墙套管和第二穿墙套管，所述第二支路从所述第一穿墙套管穿过，所述第四支路从所述第二穿墙套管穿过。

优选的，上述断路器采用落地式断路器手车结构。

优选的，上述出线主母排上串联有接地开关。

优选的，上述侧区室包括三个部分，所述侧区室的左上部分设置有磁耦合模块和第一接触器，其右上部分设置有高压隔离变压器，其下半部分设置有第二接触器和IGCT集成模块。

本发明提供的柜体，用于基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括独立设置的前区室、后区室和侧区室，其中，所述后区室位于所述前区室的后方，所述侧区室位于所述前区室的一侧。

本发明提供的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器的柜体，设计结构明确，区间隔室分块清晰，空间布置灵活，利于功能的扩展，可根据各种空间、功能需求来进行相应调整的中压混合式直流断路器的柜体结构。并且，占地面积小，节约制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的柜体的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的前区室和后区室的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的侧区室的剖视结构示意图。

上图1-3中：

前区室A、后区室B、侧区室C、断路器手车1、固封极柱2、第二动触头3、接地开关4、出线主母排5、第二穿墙套管6、第二静触头7、第一静触头8、第一穿墙套管9、进线主母排10、仪表室11、断路器室12、母线室13、电缆室14、电力电子设备室15、第一动触头16、磁耦合模块21、小母排22、第一接触器23、第二接触器24、IGCT集成模块25、高压隔离变压器26。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1-图3，图1为本发明实施例提供的柜体的结构示意图；图2为本发明实施例提供的前区室和后区室的剖视结构示意图；图3为本发明实施例提供的侧区室的剖视结构示意图。

本发明实施例提供的柜体，用于基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括独立设置的前区室A、后区室B和侧区室C，其中，后区室B位于前区室A的后方，侧区室C位于前区室A的一侧。

本发明实施例提供的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器的柜体，设计结构明确，区间隔室分块清晰，空间布置灵活，利于功能的扩展，可根据各种空间、功能需求来进行相应调整的中压混合式直流断路器的柜体结构。并且，占地面积小，节约制造成本。

在实际应用时，本发明还提供一种基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括柜体，柜体为如上述任意一项实施例所述的柜体。

其中，前区室A和后区室B的长度之和为侧区室C的长度。前区室A包括上下设置的第一前区室和第二前区室，后区室B包括上下设置的第一后区室和第二后区室，第一前区室为仪表室11，第二前区室为断路器室12，第一后区室为母线室13，第二后区室为电缆室14，侧区室C为电力电子设备室15。

前区室A和后区室B之间通过隔板隔开，隔板上设置有触头盒，断路器室12中的断路器上设置有第一动触头16和第二动触头3，后区室B中设置有第一静触头8和第二静触头7，第一动触头16通过触头盒与第一静触头8连接或断开，第二动触头3通过触头盒与第二静触头8连接或断开，后区室B中设置有进线主母排10和出线主母排5，进线主母排10的第一支路与第一静触头7连接，其第二支路进入侧区室C中与电力电子设备连接，出线主母排5的第三支路与第二静触头7连接，其第四支路进入侧区室C中与电力电子设备连接。

具体的，后区室B与侧区室C的壁体上开设有第一穿墙套管9和第二穿墙套管6，第二支路从第一穿墙套管9穿过，第四支路从第二穿墙套管6穿过。

其中，断路器采用落地式断路器手车结构。出线主母排5上串联有接地开关4。

以下对此基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器柜体结构设计进行详细阐述。

如图1所示，本发明提供的中压混合式直流断路器柜体结构，由前、后、侧三个区间组成，分别为前区室A、后区室B和侧区室C，图1中A、B、C分别代表柜体的前、后、侧三个区间。前、后、侧三区间高度相等，前、后区室相拼后与侧区室C并排放置且深度相等。

三个区间又由五个不同功能的隔室组成，五个隔室包括仪表室11、断路器室12、母线室13、电缆室14、电力电子设备室15。其中在前区室A中，由仪表室11、断路器室12构成，仪表室11、断路器室12在前区室A中自上而下依次布置；在后区室B中，由母线室13、电缆室14构成，母线室13、电缆室14在后区室B中自上而下依次布置；侧区室C由电力电子设备室15单独构成，三个区间均为一个独立的柜体。

仪表室11该室可装控制器、继电保护元件、仪表、带电监察指示器以及其他二次元件。断路器室12中放置断路器。

开关柜的前区室A和后区室B由一个敷铝锌隔板隔开，该敷铝锌隔板上贯穿两个触头盒以便使两个动触头，即第一动触头16和第二动触头3，和两个静触头，即第一静触头8和第二静触头7，分别完成触头分合操作。

开关柜的前区室A、后区室B的侧板和侧区室C的侧板相接触且对齐，该侧板上下依次安装有两个穿墙套管，即第一穿墙套管9和第二穿墙套管6，出线主母排5和进线主母排10均通过穿墙套管与侧区室C内布置的电力电子设备模块相连接。

当供电系统正常运行时，前区室A内的两个动触头与后区室B内的两个静触头咬合，当供电系统异常时，两个动触头与两个静触头迅速分断，故障电流迅速流入侧区室C的电力电子设备模块，经处理后可迅速切断故障电流。

断路器室内布有断路器手车1，由于基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器开断速度极快，开断瞬间动能较大，为保证手车安全和柜体结构的稳定，同时也减小柜体体积节省占地面积，故采用落地式断路器手车结构；断路器手车1上布有固封极柱2，固封极柱2装有两个依次上下分布的动触头。

在母线室13中，进线主母排10由柜顶进入，进线主母排10分为两个支路，一个支路，即第二支路通过第一穿墙套管9通入侧区室C的电力电子设备模块，另一个支路，即第一支路通过第一静触头8与前区室A的断路器手车1相连。

在电缆室14中，出线主母排5由两个支路汇集而成，一个支路，即第三支路经断路器手车1从第二静触头7流出，另一个支路，即第四支路由侧区室C内电力电子设备模块经第二穿墙套管6流出，两个支路电流汇集由出线主母排5流出，同时出线主母排5上串联有接地开关4，接地开关4布置在敷铝锌隔板上。若根据不同功能和要求，在电缆室14中，若有需要，可布置有避雷器和电流互感器等装置。

各类不同的电力电子设备模块共同构成本发明的侧区室C。在本发明的侧区室C内，亦是分为三个部分布置的。侧区室C的左上部分由磁耦合模块21和第一接触器23构成，右上部分单独由高压隔离变压器6构成，而第二接触器24和IGCT集成模块5一起构成了侧区室C的下半部分。当电力系统发生故障时，故障电流由前区室A的进线主母排10的分支，即第二支路通过第一穿墙套管9流入第一接触器3，经第一接触器23流入磁耦合模块21，磁耦合模块21通过小母排22转移故障电流至IGCT集成模块25，故障电流经过IGCT集成模块25的处理后由小母排22流入第二接触器24，最后通过第二穿墙套管6流入前区室A内由出线主母排5流出。

本发明实施例提供了一种结构简单，区间隔室分块明确，空间布置灵活的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器的柜体结构设计，能够满足基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器的工作运行情况。

第一，本发明采用前、后、侧三个区间，五个隔室的结构来满足中压混合式直流断路器的工作需求。前、后、侧三柜高度相等，前、后柜相拼后与侧柜并排放置且深度相等，保证本发明柜体具有结构强度高、外表美观等优点。

第二，本发明柜体内部设计隔室分隔明确清晰，可有效保证柜内元器件和线路等具有安全的绝缘距离。

第三，本发明柜体内部空间分布灵活、留有足够的裕度，可根据不同的工程需求相应的增添或减少不同功能的元器件。

第四，为防止意外情况的发生影响柜体其他结构，本发明前、后、侧三个区间室都设置有散热及泄压通道。

第五，本发明在保证了上述的情况下，柜体宽度、深度、高度都可根据工程所需进行调整，并不局限于一种尺寸，节省占地空间、节约成本、适用性高。

并且，相比于传统中压开关柜柜体设计，本发明实施例最重要的是保证磁耦合模块21和IGCT集成模块25如何放置并有效的发挥出其功能。最终在传统开关柜的基础上并排放置一个侧柜，并在侧柜内部合理规划，最终得出本发明的方案。

同时，断路器室手车结构采用落地式手车结构，由于该混合式10KV直流断路器分断时间极小，手车重量较大，故分断时考虑结构强度、柜体稳定等因素采用落地式手车结构。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，包括柜体，其特征在于，所述柜体用于基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，

所述柜体包括独立设置的前区室、后区室和侧区室，其中，所述后区室位于所述前区室的后方，所述侧区室位于所述前区室的一侧，

所述前区室和所述后区室的长度之和为所述侧区室的长度，

所述前区室包括上下设置的第一前区室和第二前区室，所述后区室包括上下设置的第一后区室和第二后区室，

所述第一前区室为仪表室，所述第二前区室为断路器室，所述第一后区室为母线室，所述第二后区室为电缆室，所述侧区室为电力电子设备室，

所述前区室和所述后区室之间通过隔板隔开，所述隔板上设置有触头盒，

所述断路器室中的断路器上设置有第一动触头和第二动触头，所述后区室中设置有第一静触头和第二静触头，所述第一动触头通过所述触头盒与所述第一静触头连接或断开，所述第二动触头通过所述触头盒与所述第二静触头连接或断开，

所述后区室中设置有进线主母排和出线主母排，所述进线主母排的第一支路与所述第一静触头连接，其第二支路进入所述侧区室中与电力电子设备连接，

所述出线主母排的第三支路与所述第二静触头连接，其第四支路进入所述侧区室中与所述电力电子设备连接；

所述侧区室包括三个部分，所述侧区室的左上部分设置有磁耦合模块和第一接触器，其右上部分设置有高压隔离变压器，其下半部分设置有第二接触器和IGCT集成模块；

当电力系统发生故障时，第二支路通过第一穿墙套管流入第一接触器，经第一接触器流入磁耦合模块，磁耦合模块通过小母排转移故障电流至IGCT集成模块，故障电流经过IGCT集成模块的处理后由小母排流入第二接触器，最后通过第二穿墙套管流入前区室A内由出线主母排流出。

2.根据权利要求1所述的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，其特征在于，所述后区室与所述侧区室的壁体上开设有第一穿墙套管和第二穿墙套管，所述第二支路从所述第一穿墙套管穿过，所述第四支路从所述第二穿墙套管穿过。

3.根据权利要求1所述的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，其特征在于，所述断路器采用落地式断路器手车结构。

4.根据权利要求1所述的基于磁耦合转移原理的中压混合式直流断路器，其特征在于，所述出线主母排上串联有接地开关。

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