CN114141575B - 电流转移式断路器的并联均流结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流转移式断路器的并联均流结构，电流转移式断路器的并联均流结构中，至少一对对置的导电筒体，导电筒体为中心对称结构，导电筒体包括用于连接外部母线的第一端和相对于第一端的第二端，导电筒体在靠近第二端位置设有缺口，至少一对对置的支撑架，支撑架穿过缺口延伸到导电筒体内，至少一对对置的汇流母排，汇流母排经由支撑架固定连接第二端，多个并联的真空灭弧室，其固定连接于至少一对对置的汇流母排之间，快速机构，其连接真空灭弧室的动端。

Description

电流转移式断路器的并联均流结构

技术领域

本发明涉及高压开关设备技术领域，尤其涉及一种电流转移式断路器的并联均流结构。

背景技术

近年来，电力不断发展，发电系统和电网等系统容量不断提升对于断路器的额定电流和开断短路电流的能力要求越来越高。电流转移式断路器是通过电容反向放电或者其他方式把原本流经断口的电流快速转移到其他支路上，为机械断口断开创造条件。

断口常用真空灭弧室来实现对电流的开断。对于传统的断路器，由于真空断路器机构分散性大，电流的均流性能差，多个并联时最终仍然只有一只灭弧室承担全部的开断压力，所以并联后并不能提升断路器的开断能力，往往不采用并联分断的方法。所以这个断口必须具有很强的灭弧能力。电力系统的发展对断路器提出了更高的要求，在材料性能不得到大幅提升的情况下，其开断电流的能力很难增强。这一原因极大地限制了断路器的开断能力，也对相关行业的发展形成了制约。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种电流转移式断路器的并联均流结构，在不提升真空灭弧室能力的情况下，为满足提升断路器开断电流能力，本发明提出了一种通过圆筒和汇流母排将电流平均并采用多断口并联、快速机构和快速转移的方法，使得每个真空灭弧室可以分担大电流的流通，降低断口过零时电流变化率的耐受要求，从而提高整体断路器流通和开断电流的能力。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种电流转移式断路器的并联均流结构包括，

至少一对对置的导电筒体，所述导电筒体为中心对称结构，所述导电筒体包括用于连接外部母线的第一端和相对于所述第一端的第二端，所述导电筒体在靠近所述第二端位置设有缺口，

至少一对对置的支撑架，所述支撑架穿过所述缺口延伸到所述导电筒体内，

至少一对对置的汇流母排，所述汇流母排经由所述支撑架固定连接所述第二端，

多个并联的真空灭弧室，其固定连接于所述至少一对对置的汇流母排之间，

快速机构，其连接所述真空灭弧室的动端。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述导电筒体包括圆筒体或截面为多边形的多面筒体。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述并联均流结构包括三对截面为六边形的六面筒体。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述导电筒体设有温度调节单元或设有透气孔。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述温度调节单元包括散热片或热管。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述并联均流结构包括对置成十字结构的两对圆筒体和对置成十字结构的两对对置的汇流母排。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，多个并联的真空灭弧室替换为多个并联的六氟化硫灭弧室。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述支撑架采用绝缘材料制成。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，导电筒体由铜、铝或铝合金制成。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构中，所述导电筒体为圆筒体，所述汇流母排为圆环状结构。

在上述技术方案中，本发明提供的一种电流转移式断路器的并联均流结构，具有以下有益效果：本发明所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构通过多个真空灭弧室并联形成多条支路，并减少不同支路的阻抗差异和故障时的机构差异，同时采用快速斥力机构大幅提升多个断路器的分闸同期性，在触头分开后，通过电流快速转移，在各个并联断口均流状态变差之前，完成断口过零，从而实现电流在多个支路的均流分断，进而降低对单个真空灭弧室开断电流幅值以及断口过零时电流变化率的耐受能力要求。本发明的空间结构具有对称性，在正常通流和故障关断时均有均流效果。本发明可以大大降低每个断口的承受的开断电流和电流过零时电流变化率的差异，从而提高介质恢复能力，并提升断路器的大电流分断能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是电流转移式断路器的并联均流结构一个实施例的结构示意图；

图2是电流转移式断路器的并联均流结构一个实施例的沿轴竖直切开的剖面示意图；

图3是电流转移式断路器的并联均流结构的沿轴竖直切开的左视图；

图4是电流转移式断路器的并联均流结构的转移电路示意图；

图5是电流转移式断路器的并联均流结构一个实施例的六边形母排和汇流母排的结构示意图；

图6是电流转移式断路器的并联均流结构一个实施例的圆环形汇流排的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图6，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式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方式。基于本发明中的实施方式，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方式，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，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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设备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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

在一个实施例中，如图1至图6所示，电流转移式断路器的并联均流结构包括，

至少一对对置的导电筒体1，所述导电筒体1为中心对称结构，所述导电筒体1包括用于连接外部母线的第一端和相对于所述第一端的第二端，所述导电筒体1在靠近所述第二端位置设有缺口，

至少一对对置的支撑架5，所述支撑架5穿过所述缺口延伸到所述导电筒体1内，

至少一对对置的汇流母排3，所述汇流母排3经由所述支撑架5固定连接所述第二端，

多个并联的真空灭弧室2，其固定连接于所述至少一对对置的汇流母排3之间，

快速机构4，其连接所述真空灭弧室2的动端。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述导电筒体1包括圆筒体或截面为多边形的多面筒体。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述并联均流结构包括三对截面为六边形的六面筒体。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述导电筒体1设有温度调节单元或设有透气孔。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述温度调节单元包括散热片或热管。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述并联均流结构包括对置成十字结构的两对圆筒体和对置成十字结构的两对对置的汇流母排3。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，多个并联的真空灭弧室2替换为多个并联的六氟化硫灭弧室2。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述支撑架5采用绝缘材料制成。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，导电筒体1由铜、铝或铝合金制成。

所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构的优选实施例中，所述导电筒体1为圆筒体，所述汇流母排3为圆环状结构。

在一个实施例中，所述大容量电流转移式断路器的并联均流结构由导电部分、支撑部分两部分组成，包括如圆筒的导电筒体1、汇流母排3、真空灭弧室2、快速机构4，支撑架5，其中：

所述圆筒1部分采用实心导电金属制成，采用常用的良导体材料，比如铜、铝、铝合金等。圆筒一端连接汇流母排，另一端连接外部母线。圆筒具有高度对称性的特征，它可以使得外部连接的母排流入的电流在经过圆筒后流到汇流母排时截面上各处电流密度大小近似相等。圆筒的结构具有很强的稳定性，可以抵抗自己受到的重力影响。圆筒靠近汇流母排的部分有一个长方体形状的缺口，这是用来给支撑架腾出空间。圆筒的制作工艺简单，可以采用浇铸或者平板弯曲焊接的方式得到。

优选的，圆筒用具有一定强度并且有高电导率的金属材料制成，则此时圆筒还可以起到支撑真空灭弧室的作用。根据实际情况可以将支撑架去掉从而进一步增加电流均流效果。

优选的，为了提升圆筒的散热能力，可以在圆筒上加装散热片、热管等装置，或者在圆筒上开一些气孔，使得其内部空气也参与对流。

优选的，圆筒与外接母排的连接处也做成对称的结构。比如两个母排连接圆筒，则这两个母排在圆筒上相隔180度，若是四个母排，则两两之间相隔90度。

优选的，若外接的母线本身就具有很高对成性，可以适当减小圆筒的长度从而减少体积节约成本。

优选的，可用其他形状的母排代替圆筒。比如有四个真空灭弧室时可以用四边形的母排，有六个真空灭弧室时可以用六边形的母排代替圆筒。

所述汇流母排3形状为一个扁圆柱，由常用导电金属制成，可以使用的材料包括但不限于铜、铝、铝合金等。它一端连接圆筒和支撑架，另一端连接若干个真空灭弧室。汇流母排是真空灭弧室和圆筒的连接件，它的作用是使得电流进一步均匀得流到各个真空灭弧室里。汇流母排固定在支撑架上，真空灭弧室则固定在汇流母排上，它起到支撑真空灭弧室的作用。汇流母排的形状简单，可以采用简单的浇铸或者线切割等工艺制成。

优选的，汇流母排可以采用其他形状，比如圆环形等，减少材料消耗降低成本。

真空灭弧室2可以直接采用市面上各种成熟的产品进行组装即可。多个真空灭弧室并联，连接并固定在两个汇流母排上。电流通过圆筒和汇流母排后，可以很好得均匀分布在各个真空灭弧室中，从而使得每个真空灭弧室通流的电流都比较小，避免出现单个真空灭弧室电流太大从而超出设计标准的情况。在出现故障，需要开断的时候，进行分闸操作。采用快速斥力机构大幅提升多个真空灭弧室的分闸同期性，在触头分开后，通过电流快速转移，在各个并联断口均流状态变差之前，完成断口过零，从而实现电流在多个支路的均流分断，进而降低对单个真空灭弧室开断电流幅值以及断口过零时电流变化率的耐受能力要求。从而实现了在不改进真空灭弧室的前提下提升断路器整体开断大电流能力的效果。

优选的，真空灭弧室的数量可以不断增加来应对电流等级的提高。

优选的，真空灭弧室可由其他具有灭弧功能的开关设备取代，如六氟化硫灭弧室等。

快速机构4是一套复杂的快速运动装置，它与真空灭弧室的动端导电杆连接。它动作的原理是给线圈通电后，斥力盘上产生涡流从而产生与线圈反方向的磁场，进而斥力盘和线圈互相排斥。随后斥力盘带动动导电杆运动，从而实现动触头和静触头分离。多个快速机构的线圈通过串联的方式连接起来。这样使得所有机构同时通电，从而提高高速机构分闸同期性。若同期性低，则有真空灭弧室会先关断，它上面流经的电流就会经过其他真空灭弧室，从而加重其他真空灭弧室的负担。快速机构的线圈串联方式可以有效避免这个问题。快速机构的特点是响应时间短，运动速度快，可以及时得将真空灭弧室的动触头拉开从而实现分闸操作。其可以实现在各个并联断口均流状态变差之前完成断口过零，从而使得电流在多个支路较为均流的情况下分段，进而降低单个真空灭弧室开断电流幅值以及断口过零时电流变化率的耐受能力要求。

支撑架5采用绝缘材料制成，具有很高的结构强度和稳定性。它与汇流母排紧密相连，固定在一起。它的形状可根据实际情况而定，只要可以支撑住汇流母排和多个真空灭弧室以及快速机构即可。

参照图1，本发明的结构适用于大容量断路器，包括直流和交流等情形。直流情况下可以直接使用图4所示电路图强迫断口电流过零从而达到开断条件。交流情况下，可以利用电流自然过零点时刻进行关断，或者用反向的转移电路进行强迫过零，进一步提升开断能力。

参照图2和图3，整个结构是左右对称的一个结构，电流从一侧流向另一侧时分别经过圆汇流母排、真空灭弧室、汇流母排、圆筒。圆筒具有一定长度，使得外部接入的电流在通过这一段之后均匀分布在圆筒上。圆筒下方的孔洞用于支撑架的通过。汇流排为一个扁平圆柱，使得从圆筒流入的电流均匀得流到各个真空灭弧室出。

参照图4，是整个断路器的电路示意图。T1、T2为晶闸管，其中T1为转移晶闸管，T2为续流晶闸管，C为电容，L为电感，四个开关为四个断口，即四个真空灭弧室，四个断口两端各连一个圆柱，为圆筒，上方的MOV为避雷器。在正常通流时，电流从左往右流，四个断口处于闭合状态，电流从四个真空灭弧室流过，每个支路的电流大小大致相等。预先给电容充电，充电的正负如图所示。当故障出现时，首先接通快速机构的分闸线圈，进行分闸操作。在一定时间后，T1晶闸管打开，电容放电，从而产生一个不断增大的电流，即转移电流。当转移电流等于主回路电流时，四个断口的电流迅速减小，此时触头已经拉开一定距离。因为是四个触头一起拉开，所以每个触头的电流变化率仅为总的电流变化率的四分之一，从而降低被击穿的概率，提升成功开断电流的概率。在此过程中，因快速机构的动作极快，使得各个并联断口的均流状态在变差之前，就能完成断口过零。接下来转移电流超过主回路电流，多出来的电流通过晶闸管T2流回到电容。在分闸机构动作完毕后，触头已经拉开一定距离，介质恢复，从而建立起了绝缘，实现了电路的开断。交流的情况是类似的，当电流为正向时，与直流正向情况相同；当电流为反向时，通过设置反向的转移支路和续流晶闸管，实现相同目标。通过该电路使得电流提前过零，从而配合分闸机构实现分闸。

参照图5，六边形的母排也可以起到相同作用。当外接母排接入到六边形母排之后，通过六边形的对称结构，电流均匀的流入汇流母排中，再均匀流到各个真空灭弧室。

参照图6，汇流母排是圆环形的而不是圆柱形的，它同样有均流效果使得从圆筒过来的电流更加均匀的流入各个真空灭弧室。

工业实用性

本发明所述的电流转移式断路器的并联均流结构可以在电力中使用。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，其包括，

至少一对对置的导电筒体，所述导电筒体为中心对称结构，所述导电筒体包括用于连接外部母线的第一端和相对于所述第一端的第二端，所述导电筒体在靠近所述第二端位置设有缺口，

至少一对对置的支撑架，所述支撑架穿过所述缺口延伸到所述导电筒体内，

至少一对对置的汇流母排，所述汇流母排经由所述支撑架固定连接所述第二端，

多个并联的真空灭弧室，其固定连接于所述至少一对对置的汇流母排之间，

快速机构，其连接所述真空灭弧室的动端；

其中，汇流母排是真空灭弧室和导电筒体的连接件，它的作用是使得电流进一步均匀地流到各个真空灭弧室里。

2.根据权利要求1所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述导电筒体包括圆筒体或截面为多边形的多面筒体。

3.根据权利要求2所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述并联均流结构包括三对截面为六边形的六面筒体。

4.根据权利要求1所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述导电筒体设有温度调节单元或设有透气孔。

5.根据权利要求4所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述温度调节单元包括散热片或热管。

6.根据权利要求2所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述并联均流结构包括对置成十字结构的两对圆筒体和对置成十字结构的两对对置的汇流母排。

7.根据权利要求1所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，多个并联的真空灭弧室替换为多个并联的六氟化硫灭弧室。

8.根据权利要求1所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述支撑架采用绝缘材料制成。

9.根据权利要求1所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，导电筒体由铜、铝或铝合金制成。

10.根据权利要求1所述的一种电流转移式断路器的并联均流结构，其特征在于，所述导电筒体为圆筒体，所述汇流母排为圆环状结构。

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