CN111627748A - 一种基于速度调控的双断口异构灭弧室 - Google Patents

一种基于速度调控的双断口异构灭弧室 Download PDF

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Abstract

本发明属于电力设备领域，涉及一种基于速度调控的双断口异构灭弧室。双断口真空断路器的电压分布主要由过零时的断口等效电容决定和低压侧的杂散电容决定。为了实现电压均衡分布，需要在双断口两端并联均压电容。但均压电容会增加弧后电流，限制双断口真空开关的开断能力。本专利设计了一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，通过改变触头结构，减少均压电容的使用。实现不同开断情况下的电压均衡分布。可以采用两种方式来实现：(1)采用不同速度分断时，加快高压侧的分闸速度；(2)采用相同速度分断时，同时提高两个断口的分闸速度。

Description

一种基于速度调控的双断口异构灭弧室
技术领域
本发明属于电力设备领域，涉及一种基于速度调控的双断口异构灭弧室。
背景技术
多断口真空间隙串联可以充分发挥真空断路器绝缘恢复速度快、低碳环保等优点，但存在断口电压分布不均的问题，在断口两端并联过大的均压电容会增加弧后电流，限制双断口真空开关的开断能力。本发明设计了一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，减少均压电容的使用。
多断口断路器动态电压分布特性是指在断路器开断短路电流时，各个断口分担总电压的情况。由于各个断口间存在电弧，因而动态电压分布特性不仅与等效电容参数与杂散电容参数有关，还与弧后的特性存在密切的关系。
当电力系统中产生短路电流后，多断口断路器开断过程中，根据各断口间承受电压情况的机理不同，其大致可以分为两个阶段，一是弧后介质恢复初期，断口间的分压特性主要由弧后电阻决定，该阶段称为电弧控制阶段。随着电弧能量的减弱，弧阻逐渐增大，当弧阻增大到一定值后，断口间的分压特性由断口本身电容和对地杂散电容决定，称之为介质控制阶段，等效电路如图1所示。
图中R1(t)，R2(t)为弧后电阻；C1(t)，C2(t)为断口等效电容；CG1，CG2为均压电容；Cg为杂散电容；U12，U20为断口电压，U10为总的恢复电压。
随着断口间距的增大，电弧的发展迅速，弧后电导参数一般仅在短路电流过零后的纳秒级的时间内对电压分布特性产生影响。电流过零后恢复电压在几μs至几十μs时间内上升到最大值，间隙阻抗主要由容抗决定，电弧电阻可忽略不计。
电压分布公式可简化为公式1与公式2：
Figure BDA0002505925030000021
Figure BDA0002505925030000022
当恢复电压达到最大值时间为μs级，与燃弧时间ms比较，弧后阶段间隙的增加可以忽略。各断口的等效电容为：
Figure BDA0002505925030000023
Figure BDA0002505925030000024
恢复电压峰值时刻，介质已的到完全恢复，近似认为介质恢复情况相同：
ε1＝ε2 (5)
两组触头采用不同型号的触头：
S1≠S2 (6)
燃弧时间相等：
tARC1＝tARC2 (7)
可得出，同步分断时：
Figure BDA0002505925030000025
非同步分断时，实验表明高压侧分闸速度较快更有利于电压的均衡分布：
Figure BDA0002505925030000026
因此，采用不同的分断方式时，各断口的电压分布不同。若燃弧时间不变，各断口的等效电容主要由燃弧期间的平均分闸速度和触头面积决定。为了实现电弧的较快熄灭要求机构在采用较大的速度分断，若触头结构不进行调整会进一步增加对均压电容的需求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，本发明通过改变触头结构，实现不同开断情况下的电压均衡分布。
本发明的技术方案如下：
一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，包括高压侧端盖、高压侧波纹管、高压侧波纹管屏蔽罩、高压侧动触头、高压侧屏蔽罩、静触头、中间隔板、陶瓷外壳、低压侧屏蔽罩、低压侧动触头、低压侧波纹管屏蔽罩、低压侧波纹管和低压侧端盖。
所述的高压侧端盖和低压侧端盖分别与陶瓷外壳左右两端相连接，构成内部真空密封空间。
所述的高压侧动触头内置于内部真空密封空间，高压侧动触头的左端穿过高压侧端盖，并在与高压侧端盖相连的根部外套高压侧波纹管。高压侧波纹管屏蔽罩套在高压侧波纹管的外部。静触头为高压侧静触头与低压侧静触头的结合体，静触头与高压侧动触头、低压侧动触头处于相同轴心。中间隔板为绝缘材料制成，外套在的连接杆上，内接于陶瓷外壳，用来固定静触头的位置。并且在板上设有多个贯穿孔，连通陶瓷外壳内部的左右两个腔体，保持左右两部分具有相同的真空度。
高压侧屏蔽罩与低压侧屏蔽罩均固定于陶瓷外壳的内壁，高压侧动触头和静触头的高压侧触头部分置于高压侧屏蔽罩内部。低压侧动触头和静触头的低压侧触头部分置于低压侧屏蔽罩内部。低压侧动触头的右端穿过低压侧端盖，并在与低压侧端盖相连的根部外套低压侧波纹管。低压侧波纹管屏蔽罩套在低压侧波纹管的外部。高压侧波纹管与低压侧波纹管起到弹簧作用，分别使高压侧动触头与低压侧动触头能够在灭弧室内左右运动。
进一步的，高压侧屏蔽罩、低压侧屏蔽罩采用应能避免喷溅物污染陶瓷外壳。
本发明的有益效果：可以充分发挥真空断路器绝缘恢复速度快、低碳环保等优点，减少均压电容的使用，能有效解决断口电压分布不均的问题，避免了在断口两端并联过大均压电容会造成的弧后电流增加，提高了双断口真空开关的开断能力。本发明通过改变触头结构，实现不同开断情况下的电压均衡分布。
附图说明
图1为多断口断路器等效电路。
图2为本发明的双断口异构灭弧室结构。
图中：1高压侧端盖；2高压侧波纹管；3高压侧波纹管屏蔽罩；4高压侧动触头；5高压侧屏蔽罩；6静触头；7中间隔板；8陶瓷外壳；9低压侧屏蔽罩；10低压侧动触头；11低压侧波纹管屏蔽罩；12低压侧波纹管；13低压侧端盖。
实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，包括高压侧端盖1、高压侧波纹管2、高压侧波纹管屏蔽罩3、高压侧动触头4、高压侧屏蔽罩5、静触头6、中间隔板7、陶瓷外壳8、低压侧屏蔽罩9、低压侧动触头10、低压侧波纹管屏蔽罩11、低压侧波纹管12和低压侧端盖13。
所述的高压侧端盖1和低压侧端盖13分别与陶瓷外壳8左右两端相连接，构成内部真空密封空间。
所述的高压侧动触头4内置于内部真空密封空间，高压侧动触头4的左端穿过高压侧端盖1，并在与高压侧端盖1相连的根部外套高压侧波纹管2。高压侧波纹管屏蔽罩3套在高压侧波纹管2的外部。静触头6为高压侧静触头与低压侧静触头的结合体，静触头6与高压侧动触头4、低压侧动触头10处于相同轴心。中间隔板7为绝缘材料制成，外套在的连接杆上，内接于陶瓷外壳8，用来固定静触头6的位置。并且在板上设有多个贯穿孔，连通陶瓷外壳8内部的左右两个腔体，保持左右两部分具有相同的真空度。
高压侧屏蔽罩5与低压侧屏蔽罩9均固定于陶瓷外壳8的内壁，高压侧动触头4和静触头6的高压侧触头部分置于高压侧屏蔽罩5内部。低压侧动触头10和静触头6的低压侧触头部分置于低压侧屏蔽罩9内部。低压侧动触头10的右端穿过低压侧端盖13，并在与低压侧端盖13相连的根部外套低压侧波纹管12。低压侧波纹管屏蔽罩11套在低压侧波纹管12的外部。高压侧波纹管2与低压侧波纹管12起到弹簧作用，分别使高压侧动触头4与低压侧动触头10能够在灭弧室内左右运动。高压侧屏蔽罩5、低压侧屏蔽罩9采用应能避免喷溅物污染陶瓷外壳。
实施例2：
为了实现断口电压的平均分布，可以采用两种方式来实现：(1)采用不同速度分断时，加快高压侧的分闸速度；(2)采用相同速度分断时，同时降低两个断口的分闸速度。燃弧时间为5ms时，高低压断口分闸速度相同时，随着分闸速度的增加，断口的电压分布变的更不均匀。分闸速度大于0.8m/s，电压分布不均匀明显增加。高低压侧速度不同时，交换分闸速度，低压侧分闸速度慢对降低电压分布不均匀度有利，电压不均匀度最多可降低5.04％。

Claims (2)

1.一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，其特征在于，包括高压侧端盖(1)、高压侧波纹管(2)、高压侧波纹管屏蔽罩(3)、高压侧动触头(4)、高压侧屏蔽罩(5)、静触头(6)、中间隔板(7)、陶瓷外壳(8)、低压侧屏蔽罩(9)、低压侧动触头(10)、低压侧波纹管屏蔽罩(11)、低压侧波纹管(12)和低压侧端盖(13)；
所述的高压侧端盖(1)和低压侧端盖(13)分别与陶瓷外壳(8)左右两端相连接，构成内部真空密封空间；
所述的高压侧动触头(4)内置于内部真空密封空间，高压侧动触头(4)的左端穿过高压侧端盖(1)，并在与高压侧端盖(1)相连的根部外套高压侧波纹管(2)；高压侧波纹管屏蔽罩(3)套在高压侧波纹管(2)的外部；静触头(6)为高压侧静触头与低压侧静触头的结合体，静触头(6)与高压侧动触头(4)、低压侧动触头(10)处于相同轴心；中间隔板(7)为绝缘材料制成，外套在的连接杆上，内接于陶瓷外壳(8)，用来固定静触头(6)的位置；并且在板上设有多个贯穿孔，连通陶瓷外壳(8)内部的左右两个腔体，保持左右两部分具有相同的真空度；
高压侧屏蔽罩(5)与低压侧屏蔽罩(9)均固定于陶瓷外壳(8)的内壁，高压侧动触头(4)和静触头(6)的高压侧触头部分置于高压侧屏蔽罩(5)内部；低压侧动触头(10)和静触头(6)的低压侧触头部分置于低压侧屏蔽罩(9)内部；低压侧动触头(10)的右端穿过低压侧端盖(13)，并在与低压侧端盖(13)相连的根部外套低压侧波纹管(12)；低压侧波纹管屏蔽罩(11)套在低压侧波纹管(12)的外部；高压侧波纹管(2)与低压侧波纹管(12)起到弹簧作用，分别使高压侧动触头(4)与低压侧动触头(10)能够在灭弧室内左右运动。
2.如权利要求1所述的一种基于速度调控的双断口异构灭弧室，其特征在于，高压侧屏蔽罩(5)、低压侧屏蔽罩(9)采用应能避免喷溅物污染陶瓷外壳。
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