CN112509852B - 一种自能式sf6灭弧室 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型自能式SF6灭弧室，包括灭弧室瓷套、支撑座和灭弧单元；其特征在于：还包括辅助气室；本发明中闭锁压力0.35MPa下具备满容量63kA开断能力，适用于高寒地区的大容量系统；无需并联电容即可开断近区故障电流，规避了电容与系统中互感器产生谐振过电压的危害；灭弧室采用自能式结构，与压气式灭弧室相比具有操作功小的优势；本发明中通过提高超程，提高了膨胀室燃弧前的初始密度和开断时的吹弧压力；增加膨胀室体积、缩短喷口环隙、减小喷口喉径，提高了膨胀室的气体质量和开断时的吹弧压力；优化喷口张角，熄弧气流处于音速流动，热焓迁移率高。
Description
技术领域
本发明涉及灭弧室技术领域，尤其涉及一种自能式SF6灭弧室。
背景技术
随着社会经济的发展及特高压电网的持续建设，电力系统规模不断发展，变电站容量和负荷密度不断增长，大容量的发电机组陆续接入电网，系统间强强互联，同时电力系统中的短路电流也不断增大，甚至严重影响着电网的安全运行，所以电力行业迫切需要更大容量的断路器为系统的安全运行提供保护。西北地区750kV变电站及对侧220kV变电站用252kV断路器逐步提出开断63kA短路电流的要求，目前业内252kV断路器开断容量一般只有50kA，迫切需要63kA产品解决方案。
常见的252kV-63kA断路器主要有下面两种解决方案：
1）压气式方案，该方案对机构操作功要求较高，尤其三相机械联动产品，操动机构是瓶颈，一般只能选用液压机构，液压机构容易漏油，稳定性差，运行维护困难，成本也偏高；
2）在50kA自能灭弧室的基础上，直接提高产品充气压力，开断近区故障时增加并联电容，而充气压力过高会带来SF6低温液化的问题，无法应用于低温地区，且增加并联电容导致产品稳定性差成本增加，并容易与系统中互感器产生谐振过电压，危害系统运行安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种自能式SF6灭弧室，可匹配应用于252kV断路器、550kV双断口断路器；解决252kV断路器开断容量低，闭锁压力高，无法应用于低温大容量地区的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种自能式SF6灭弧室，包括灭弧室瓷套和灭弧单元；所述灭弧室瓷套呈柱体结构，灭弧单元设置在灭弧室瓷套内，所述灭弧单元的上、下两端分别设置有上支撑座和下支撑座，且灭弧单元分别通过上支撑座和下支撑座连接在灭弧室瓷套的两端内；灭弧室瓷套内腔形成主灭弧开断气室；其创新点在于：还包括一辅助气室；
所述辅助气室设置在灭弧室瓷套的上端且与安装灭弧单元的上支撑座导通；所述上支撑座为中间具有排气通道的筒状结构，且一端与辅助气室导通，另一端与灭弧单元连接；所述上支撑座上均匀开设有与主灭弧开断气室导通的排气孔；
所述灭弧单元包括上下相对设置的第一引出端和第二引出端；所述第一引出端上设置有第一导体，所述第一导体内穿装有套管状的动主触头；所述动主触头的上端内壁上通过径向延伸的加强筋固设有上下延伸的中空杆状的动弧触头，且动弧触头同轴设置在动主触头内，动弧触头的前端从动主触头的前端伸出，而动弧触头和动主触头组成了上下导向装配在第一引出端上的第一触头模块；所述第二引出端上设置有热膨胀室，热膨胀室的上端固连有静主触头，在静主触头内同轴装配有固连在热膨胀室上端面上的二级喷口；所述二级喷口内同轴间隔装配有固设在热膨胀室上的一级喷口和同轴固设在一级喷口外周上的管套状的静弧触头，且一级喷口延伸至二级喷口内部；其中静主触头、静弧触头、二级喷口和一级喷口组成具有喷口的第二触头模块。
进一步的，所述上支撑座上均匀设置的排气孔采用4×7×φ40mm的通孔结构。
进一步的，所述灭弧单元的超程为53mm。
进一步的，所述第一导体的内壁与动主触头之间设置有呈管套状的动屏蔽罩。
进一步的，所述二级喷口中喷口环隙为141mm，喷口喉径为φ28mm，喷口张角为36.5°。
进一步的，所述第二引出端的热膨胀室体积为φ152mm×117mm。
本发明的优点在于：
1）本发明中闭锁压力0.35MPa下具备满容量63kA开断能力，适用于高寒地区的大容量系统；无需并联电容即可开断近区故障电流，规避了电容与系统中互感器产生谐振过电压的危害；灭弧室采用自能式结构，与压气式灭弧室相比具有操作功小的优势。
2）本发明中通过提高超程，延长了弧触头分离时间，进而提高了膨胀室燃弧前的初始密度和开断时的吹弧压力；通过适当增加膨胀室体积、缩短喷口环隙、减小喷口喉径，提高了膨胀室的气体质量和开断时的吹弧压力；优化喷口张角，保障电弧扩散与喷口下游区扩展基本一致，熄弧气流处于音速流动，热焓迁移率高。
3）本发明中采用动屏蔽设计，在分闸初期屏蔽罩靠近动触头侧，使静弧触头刚分后提前进入屏蔽区，在分闸后期屏蔽罩先停止运动，动侧继续分闸，拉大开距，改善了切空载长线的可靠性；灭弧室顶部增加了辅助气室，可缓冲吹弧过程喷出的高速高温气流，降低了热气流反弹导致断口工频击穿的风险；灭弧室的排气通道由常规的单孔结构改为多小孔结构，提升了灭弧室冷热混合降温能力；对常规灭弧室双动结构进行了改进，调整了动静侧速比，并增加了一套辅助传动机构，提升了机械稳定性，延长了机械寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种新型自能式SF6灭弧室结构示意图。
图2为本发明的一种新型自能式SF6灭弧室的局部剖视图。
图3为本发明的一种新型自能式SF6灭弧室的在50kA与63kA密度仿真对比图。
图4为本发明的一种新型自能式SF6灭弧室进行T100a和L90试验结果录波图。
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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图4所示的一种新型自能式SF6灭弧室，包括灭弧室瓷套1和灭弧单元2；灭弧室瓷套1呈柱体结构，灭弧单元2设置在灭弧室瓷套1内，灭弧单元2的上、下两端分别设置有上支撑座21和下支撑座，且灭弧单元2分别通过上支撑座21和下支撑座连接在灭弧室瓷套的两端内；灭弧室瓷套1内腔形成主灭弧开断气室；还包括一辅助气室3。
辅助气室3设置在灭弧室瓷套1的上端且与安装灭弧单元的上支撑座导通；上支撑座21为中间具有排气通道的筒状结构，且一端与辅助气室3导通，另一端与灭弧单元2连接；上支撑座21上均匀开设有与主灭弧开断气室导通的排气孔；上支撑座上均匀设置的排气孔采用4×7×φ40mm的通孔结构。
灭弧单元2的超程为53mm；灭弧单元2包括上下相对设置的第一引出端和第二引出端；第一引出端上设置有第一导体22，第一导体22内穿装有套管状的动主触头23；动主触头23的上端内壁上通过径向延伸的加强筋固设有上下延伸的中空杆状的动弧触24头，且动弧触头24同轴设置在动主触头23内，动弧触头24的前端从动主触头的前端伸出，而动弧触头24和动主触头23组成了上下导向装配在第一引出端上的第一触头模块；第二引出端上设置有热膨胀室25，热膨胀室25的上端固连有静主触头26，在静主触头26内同轴装配有固连在热膨胀室25上端面上的二级喷口27；二级喷口27内同轴间隔装配有固设在热膨胀室上的一级喷口28和同轴固设在一级喷口28外周上的管套状的静弧触头29，且一级喷口18延伸至二级喷口27内部；其中静主触头26、静弧触头29、二级喷口27和一级喷口28组成具有喷口的第二触头模块；二级喷口中喷口环隙为141mm，喷口喉径为φ28mm，喷口张角为36.5°。
第一导体22的内壁与动主触头之间设置有呈管套状的动屏蔽罩20；第二引出端的热膨胀室25体积为φ152mm×117mm。
本发明的工作原理是：在分闸初期屏蔽罩靠近动触头侧，使静弧触头刚分后提前进入屏蔽区，在分闸后期屏蔽罩先停止运动，动侧继续分闸，拉大开距，改善了切空载长线的可靠性。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种自能式SF6灭弧室，包括灭弧室瓷套和灭弧单元；所述灭弧室瓷套呈柱体结构，灭弧单元设置在灭弧室瓷套内，所述灭弧单元的上、下两端分别设置有上支撑座和下支撑座，且灭弧单元分别通过上支撑座和下支撑座连接在灭弧室瓷套的两端内；灭弧室瓷套内腔形成主灭弧开断气室；其特征在于：还包括一辅助气室；
所述辅助气室设置在灭弧室瓷套的上端且与安装灭弧单元的上支撑座导通；所述上支撑座为中间具有排气通道的筒状结构，且一端与辅助气室导通，另一端与灭弧单元连接；所述上支撑座上均匀开设有与主灭弧开断气室导通的排气孔；
所述灭弧单元包括上下相对设置的第一引出端和第二引出端；所述第一引出端上设置有第一导体，所述第一导体内穿装有套管状的动主触头；所述动主触头的上端内壁上通过径向延伸的加强筋固设有上下延伸的中空杆状的动弧触头，且动弧触头同轴设置在动主触头内，动弧触头的前端从动主触头的前端伸出，而动弧触头和动主触头组成了上下导向装配在第一引出端上的第一触头模块；所述第二引出端上设置有热膨胀室，热膨胀室的上端固连有静主触头，在静主触头内同轴装配有固连在热膨胀室上端面上的二级喷口；所述二级喷口内同轴间隔装配有固设在热膨胀室上的一级喷口和同轴固设在一级喷口外周上的管套状的静弧触头，且一级喷口延伸至二级喷口内部；其中静主触头、静弧触头、二级喷口和一级喷口组成具有喷口的第二触头模块。
2.根据权利要求1所述的一种自能式SF6灭弧室，其特征在于：所述上支撑座上均匀设置的排气孔采用4×7×φ40mm的通孔结构。
3.根据权利要求1所述的一种自能式SF6灭弧室，其特征在于：所述灭弧单元的超程为53mm。
4.根据权利要求1所述的一种自能式SF6灭弧室，其特征在于：所述第一导体的内壁与动主触头之间设置有呈管套状的动屏蔽罩。
5.根据权利要求1所述的一种自能式SF6灭弧室，其特征在于：所述二级喷口中喷口环隙为141mm，喷口喉径为φ28mm，喷口张角为36.5°。
6.根据权利要求1所述的一种自能式SF6灭弧室，其特征在于：所述第二引出端的热膨胀室体积为φ152mm×117mm。
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