CN113130231B - 一种组合式旁路开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式旁路开关，包括灭弧室、总控制器、第一控制器、第二控制器、设置在灭弧室内的机械开关和放电间隙开关；总控制器用于向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送分/合闸命令；第一控制器用于根据导通命令控制放电间隙开关导通；第二控制器用于根据分/合闸命令控制机械开关执行分/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，总控制器分别向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送合闸命令，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关自动断开。通过放电间隙开关和机械开关的组合使用，可以实现路导通时间短、开断电流能力强，承受关合电流能力强的特点。

Description

一种组合式旁路开关

技术领域

本发明涉及旁路开关技术领域，尤其涉及一种组合式旁路开关。

背景技术

在电力场合，有许多地方，如可控避雷器的可控部分需要用到旁路开关进行旁路，让可控部分退出运行，此种应用环境下旁路开关长时间不通流，关合电流88kA/30ms，开断电流直流10A。

常见的旁路开关有多种，比如等离子间隙、常规旁路开关、快速机械开关等。不同类型的旁路开关具有各自不同的特点，如晶闸管作为旁路开关，旁路导通时间微秒级，但价格比较昂贵；采用间隙作为旁路开关，导通时间短，小于1ms，可快速导通，但无法长时间耐受88kA的关合电流，灭弧能力弱；采用真空泡断路器作为旁路开关，无法开断直流10A的电流；采用常规旁路开关(插入式断路器)，合闸时间长，但可以耐受关合电流88kA/30ms，开断电流直流10A。因此，目前的旁路开关普遍存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题。

综上所述，如何解决旁路开关存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种组合式旁路开关，以解决旁路开关存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种组合式旁路开关，包括灭弧室、总控制器、第一控制器、第二控制器、设置在所述灭弧室内的机械开关和放电间隙开关；所述总控制器用于向所述第一控制器发送导通命令和向所述第二控制器发送分/合闸命令；所述第一控制器用于根据导通命令控制所述放电间隙开关导通；所述第二控制器用于根据分/合闸命令控制所述机械开关执行开/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，所述总控制器分别向所述第一控制器发送导通命令和向所述第二控制器发送合闸命令，待所述机械开关完成合闸操作后，所述放电间隙开关自动断开；所述灭弧室的两端分别设置有第一法兰和第二法兰，所述灭弧室内设置有固定在所述第一法兰上的静端支柱和固定在所述第二法兰上的动端固定支架；所述静端支柱的末端设置有静端触头，所述动端固定支架包括固定在所述第二法兰上的固定座、沿所述固定座轴向滑动配合且与所述静端支柱同轴正对布置的动端拉杆和用于驱动所述动端拉杆轴向运动的驱动机构，且所述动端拉杆的末端设置有与所述静端触头正对布置的动端触头；所述放电间隙开关的高压电极和低压电极分别集成在所述静端触头的末端上和所述动端触头的末端上。

优选地，所述高压电极集成在静端触头上，所述低压电极集成在所述动端触头上。

优选地，所述高压电极为通过高压导线与火花喷射装置连接的火花喷头。

优选地，所述低压电极为在所述动端触头的末端形成的周向尖端结构，所述火花喷头用于向所述周向尖端结构放电导通。

优选地，所述第一法兰上设置有用于所述高压导线引出的密封端子板。

优选地，述灭弧室还连接有用于充入保护气体的充气装置。

优选地，所述第一法兰的外端设置有第一机构箱，所述第一控制器设置在所述第一机构箱内；所述第二法兰的外端还设置有第二机构箱，所述驱动机构和所述第二控制器均设置在所述第二机构箱内。

优选地，所述第一机构箱与所述第二机构箱之间设置有高压隔离供能装置；所述第二机构箱与所述总控制器之间设置有对地隔离供能装置。

优选地，所述动端拉杆与所述第二法兰之间的配合间隙内还设置有动密封连接装置。

优选地，所述固定座内侧还设置导向装置。

相比于背景技术介绍内容，上述组合式旁路开关，包括灭弧室、总控制器、第一控制器、第二控制器、设置在灭弧室内的机械开关和放电间隙开关；总控制器用于向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送分/合闸命令；第一控制器用于根据导通命令控制放电间隙开关导通；第二控制器用于根据分/合闸命令控制机械开关执行分/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，总控制器分别向第一控制器发送导通命令和向第二控制器发送合闸命令，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关自动断开；灭弧室的两端分别设置有第一法兰和第二法兰，灭弧室内设置有固定在第一法兰上的静端支柱和固定在第二法兰上的动端固定支架；静端支柱的末端设置有静端触头，动端固定支架包括固定在第二法兰上的固定座、与固定座轴向滑动配合且与静端支柱同轴正对布置的动端拉杆和用于驱动动端拉杆轴向运动的驱动机构，且动端拉杆的末端设置有与静端触头正对布置的动端触头；放电间隙开关的高压电极和低压电极分别集成在静端触头的末端和动端触头的末端。该组合式旁路开关在实现合闸操作时，由于放电间隙开关导通时间大约在几百个微秒，导通时间短，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关断开，避免了放电间隙开关的长时间通流；而机械开关合闸后可长时间通流，开断能力强。通过放电间隙开关和机械开关的组合使用，可以实现路导通时间短、开断电流能力强，承受关合电流能力强的特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的组合式旁路开关的整体原理结构示意图；

图2为本发明实施例提供的灭弧室内的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的高压电极向低压电极放电的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的火花喷头的结构示意图。

上图1-图4中，

灭弧室1、总控制器2、第一控制器3、第二控制器4、第一法兰5、第二法兰6、静端支柱7、静端触头8、固定座9、动端拉杆10、驱动机构11、动端触头12、高压电极13、低压电极14、火花喷射装置15、高压导线16、密封端子板17、充气装置18、第一机构箱19、第二机构箱20、高压隔离供能装置21a、对地隔离供能装置21b、绝缘套管22、动密封连接装置23、导向装置24、外侧螺纹25、喷射孔26。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种组合式旁路开关，以解决旁路开关存在导通时间和耐受关合电流无法兼具的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图4所示，本发明实施例提供的一种组合式旁路开关，包括灭弧室1、总控制器2、第一控制器3、第二控制器4、设置在灭弧室1内的机械开关和放电间隙开关；总控制器2用于向第一控制器3发送导通命令和向第二控制器4发送分/合闸命令；第一控制器3用于根据导通命令控制放电间隙开关导通；第二控制器4用于根据分/合闸命令控制机械开关执行分/合闸操作；且当需要开启组合式旁路开关时，总控制器2分别向第一控制器3发送导通命令和向第二控制器4发送合闸命令，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关自动断开；灭弧室1的两端分别设置有第一法兰5和第二法兰6，灭弧室1内设置有固定在第一法兰5上的静端支柱7和固定在第二法兰6上的动端固定支架；静端支柱7的末端设置有静端触头8，动端固定支架包括固定在第二法兰5上的固定座9、与固定座9轴向滑动配合且与静端支柱7同轴正对布置的动端拉杆10和用于驱动动端拉杆10轴向运动的驱动机构11，且动端拉杆10的末端设置有与静端触头8正对布置的动端触头12；放电间隙开关的高压电极13和低压电极14分别集成在静端触头8的末端和动端触头12的末端。

该组合式旁路开关在实现合闸操作时，由于放电间隙开关导通时间大约在几百个微秒，导通时间短，待机械开关完成合闸操作后，放电间隙开关断开，避免了放电间隙开关的长时间通流；而机械开关合闸后可长时间通流，开断能力强。通过放电间隙开关和机械开关的组合使用，可以实现路导通时间短、开断电流能力强，承受关合电流能力强的特点。此外，通过放电间隙开关和机械开关同轴布置，放电间隙固定不动，不影响机械开关的动作，没有增加机械开关传动部分的重量，而且不改变机械开关的机械特性。并且，采用机械开关的动端触头和静端触头上直接集成放电间隙开关，能够大大减小组合式旁路开关的整体布置空间。

需要说明的是，驱动机构11与机构控制回路的状态量信息通过线缆上传给第二控制器4，机构控制回路通过电缆给驱动机构供电，总控制器2通过光缆给第一控制器3发送导通命令，同时给第二控制器4发送分/合闸命令，并接收驱动机构及控制回路发送的状态量信息。第一控制器3通过线缆控制放电间隙开关的间隙的导通，第二控制器4通过线缆控制驱动机构带动机械开关的分合闸。其中，驱动机构带动机械开关卡合闸的具体过程为，驱动机构驱动动端拉杆，即可实现动端触头与静端触头的接触导通。

另外需要说明的是，实际应用过程中，高压电极13可以选择集成在静端触头8上，低压电极14集成在动端触头12上；也可以是高压电极13可以选择集成在动端触头12上，低压电极14集成在上静端触头8。实际应用过程中可以根据实际需求进行选择布置。

还需要说明的是，灭弧室1一般是由绝缘套管22和上/下端盖组成，在一些具体的实施方案中，该上/下端盖具体可以是在绝缘套管22的两端分别设置的第一法兰5和第二法兰6。

在一些具体的实施方案中，上述高压电极与低压电极所形成的放电间隙结构，具体可以是高压电极13为通过高压导线16与火花喷射装置15连接的火花喷头；低压电极14为在动端触头12的末端形成的周向尖端结构，火花喷头用于向周向尖端结构放电导通。当需要放电间隙开关合闸时，通过第一控制器控制火花喷射装置的喷射控制回路启动，继而火花喷头会向周向尖端放电而导通。当然可以理解的是，上述仅仅是本发明实施例对于低压电极和高压电极分别集成在静端触头和动端触头上的优选结构的举例，实际应用过程中，还可以是本领域技术人员根据需求所选择的其他结构形式，比如低压电极为通过高压导线16与火花喷射装置15连接的火花喷头；高压电极为在动端触头12的末端形成的周向尖端结构，火花喷头用于向周向尖端结构放电导通。该火花喷头的具体结构形式，可以通过火花喷头外侧螺纹25直接固定在静端触头8或动端触头12上，并且如图4所示，火花喷头的末端具有用于使放电火花喷射长伞状的喷射孔26。

这里需要说明的是，一般来说，上述静端支柱8优选为空心管结构，且低压电极13与火花喷射装置15连接的高压导线16在空心管内布置走线。通过上述空心管结构使得高压导线隐藏在空心管内部，不仅美观而且更加安全，能够对高压导线起到隔离作用。

进一步的实施方案中，为了保证灭弧室1的整体的密封性能，一般来说，上述第一法兰5上设置有用于高压导线16引出的密封端子板17。并且为了保证灭弧室1内保护气体的浓度的稳定性，灭弧室1还连接有用于充入保护气体的充气装置18。

在一些具体的实施方案中，为了使得整个设备更加整齐、美观，同时也为了方便维修管理，上述第一法兰5的外端设置有第一机构箱19，第一控制器3设置在第一机构箱19内；第二法兰6的外端还设置有第二机构箱20，驱动机构11和第二控制器4均设置在第二机构箱20内。

进一步的实施方案中，为了保证安全性能，避免高压带来的安全隐患，上述第一机构箱19与第二机构箱20之间设置有高压隔离供能装置21a，第二机构箱20与总控制器2之间设置有对地隔离供能装置21b。实际操作中，通过对地隔离供能装置21b、高压隔离供能装置21a对喷射控制回路和第一控制器3供电、发送导通命令，接收喷射控制回路状态信息。第二机构箱内设置有驱动机构、驱动机构控制回路、第二控制器4。对地隔离供能装置21b实现旁路开关的对地绝缘，同时给驱动机构控制回路、高压隔离供能装置21a、第二控制器4供电。

需要说明的是，本领域技术人员都应该能够理解的是，灭弧室应该的外壁应当具有一定的绝缘性能，因此，本发明优选采用绝缘套管22制作灭弧室1。当然可以理解的是，上述采用绝缘套管的方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以采用本领域技术人员常用的其他绝缘结构形式。

此外，需要说明的是，为了保证动端拉杆与固定座相对运动更加顺畅，一般来说，固定座内侧还设置有导向装置24，该导向装置的具体结构可以是在固定座的内腔中设置安装导向结构的凹槽，凹槽内具体可以设置滚珠等结构以减小相对摩擦。并且为了保证灭弧室1的整体密封性，动端拉杆10与第二法兰5之间的配合间隙内还设置有动密封连接装置23。

以上对本发明所提供的组合式旁路开关进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种组合式旁路开关，其特征在于，包括灭弧室(1)、总控制器(2)、第一控制器(3)、第二控制器(4)、设置在所述灭弧室(1)内的机械开关和放电间隙开关；

所述总控制器(2)用于向所述第一控制器(3)发送导通命令和向所述第二控制器(4)发送分/合闸命令；所述第一控制器(3)用于根据导通命令控制所述放电间隙开关导通；所述第二控制器(4)用于根据分/合闸命令控制所述机械开关执行分/合闸操作；

且当需要开启组合式旁路开关时，所述总控制器(2)分别向所述第一控制器(3)发送导通命令和向所述第二控制器(4)发送合闸命令，待所述机械开关完成合闸操作后，所述放电间隙开关自动断开；

所述灭弧室(1)的两端分别设置有第一法兰(5)和第二法兰(6)，所述灭弧室(1)内设置有固定在所述第一法兰(5)上的静端支柱(7)和固定在所述第二法兰(6)上的动端固定支架；所述静端支柱(7)的末端设置有静端触头(8)，所述动端固定支架包括固定在所述第二法兰(6)上的固定座(9)、与所述固定座(9)轴向滑动配合且与所述静端支柱(7)同轴正对布置的动端拉杆(10)和用于驱动所述动端拉杆(10)轴向运动的驱动机构(11)，且所述动端拉杆(10)的末端设置有与所述静端触头(8)正对布置的动端触头(12)；所述放电间隙开关的高压电极(13)和低压电极(14)分别集成在所述静端触头(8)的末端上和所述动端触头(12)的末端上；

所述高压电极(13)集成在静端触头(8)上，所述低压电极(14)集成在所述动端触头(12)上；所述高压电极(13)为通过高压导线(16)与火花喷射装置(15)连接的火花喷头。

2.如权利要求1所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述低压电极(14)为在所述动端触头(12)的末端形成的周向尖端结构，所述火花喷头用于向所述周向尖端结构放电导通。

3.如权利要求1所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述第一法兰(5)上设置有用于所述高压导线(16)引出的密封端子板(17)。

4.如权利要求1所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述灭弧室(1)还连接有用于充入保护气体的充气装置(18)。

5.如权利要求1-4中任一项所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述第一法兰(5)的外端设置有第一机构箱(19)，所述第一控制器(3)设置在所述第一机构箱(19)内；所述第二法兰(6)的外端还设置有第二机构箱(20)，所述驱动机构(11)和所述第二控制器(4)均设置在所述第二机构箱(20)内。

6.如权利要求5所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述第一机构箱(19)与所述第二机构箱(20)之间设置有高压隔离供能装置(21a)；所述第二机构箱(20)与所述总控制器(2)之间设置有对地隔离供能装置(21b)。

7.如权利要求1所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述动端拉杆(10)与所述第二法兰(6 )之间的配合间隙内还设置有动密封连接装置(23)。

8.如权利要求1所述的组合式旁路开关，其特征在于，所述固定座内侧还设置导向装置(24)。

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