CN115802732A - 500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置，属于500kV变电站高压断路器电磁屏蔽技术领域。包括吸收层，用于对变电站内部工频磁场的电磁波进行吸收透入；第一屏蔽层，设置在所述吸收层的一侧，用于对所述电磁波进行初步的屏蔽衰减；本发明提供的500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置通过吸收层能够允许工频磁场产生的电磁波的进入，该电磁波依次经过第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层以及第四屏蔽层进行屏蔽衰减，进而大大降低了工频磁场产生的电磁波对高压断路器的闭合回路的影响，有效地保障了高压断路器性能测试的准确性。

Description

500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置

技术领域

本发明涉及500kV变电站高压断路器电磁屏蔽技术领域，具体地涉及一种500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置。

背景技术

500kV变电站是指最高电压等级为500kV的变电站，其输入电能和输出电能的电压分一般为500kV和220kV。为了维护变电站中电网的安全运行，一般会设置有多个高压断路器，以对变电站的输入输出线路进行保护，且也会经常对高压断路器的分合闸的性能进行测试。

目前，对于高压断路器的性能测试，一般是采用信号发生装置对高压断路器的一侧的接地线上耦合出感应电流，在高压断路器另一侧的接地线上识别感应电流，以此来确定高压断路器的分合闸性能。但是该种方式会受到变电站内部多个带电导线或者导体等产生的工频磁场的影响，进而会导致对高压断路器的性能测试的效果差。

本申请发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术的上述方案具有变电站中工频磁场会对高压断路器的性能测试效果差的缺陷。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置，该500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置具有降低变电站外部工频磁场对高压断路器闭合回路的影响。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置，包括：

吸收层，用于对变电站内部工频磁场的电磁波进行吸收透入；

第一屏蔽层，设置在所述吸收层的一侧，用于对所述电磁波进行初步的屏蔽衰减；

第二屏蔽层，与所述第一屏蔽层贴合设置，且与所述第一屏蔽层远离所述吸收层的一侧，用于对所述电磁波进行二次屏蔽衰减；

第三屏蔽层，与所述第二屏蔽层远离所述第一屏蔽层的一侧贴合设置，用于对所述电磁波进行三次屏蔽衰减；

第四屏蔽层，设置在所述第三屏蔽层的侧面，且位于所述第三屏蔽层远离所述第二屏蔽层的一侧，用于对所述电磁波进行四次屏蔽衰减。

可选地，所述第一屏蔽层包括金属材料。

可选地，所述第二屏蔽层包括非晶态合金材料。

可选地，所述第三屏蔽层包括导电高聚物材料。

可选地，所述第四屏蔽层包括碳系材料。

可选地，所述碳系材料包括环氧树脂基碳纳米复合材料。

可选地，所述第一屏蔽层、所述第二屏蔽层、所述第三屏蔽层以及所述第四屏蔽层的内部均开设有多个泡孔。

可选地，多个所述泡孔均匀分布。

可选地，所述环氧树脂基碳纳米复合材料的内部填充有导电填料，所述导电填料形成导电网络。

可选地，所述导电填料设置有多种，多种所述导电填料分层或者按梯度分布。

通过上述技术方案，本发明提供的500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置通过吸收层能够允许工频磁场产生的电磁波的进入，该电磁波依次经过第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层以及第四屏蔽层进行屏蔽衰减，进而大大降低了工频磁场产生的电磁波对高压断路器的闭合回路的影响，有效地保障了高压断路器性能测试的准确性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一个实施方式的500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置的结构框图；

图2是根据本发明的一个实施方式的500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置中泡孔结构的示意图。

附图标记说明

01、吸收层 02、第一屏蔽层

03、第二屏蔽层 04、第三屏蔽层

05、第四屏蔽层

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是根据本发明的一个实施方式的500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置的结构框图。在图1中，该电磁屏蔽装置可以包括吸收层01、第一屏蔽层02、第二屏蔽层03、第三屏蔽层04以及第四屏蔽层05。

吸收层01用于对变电站内部工频磁场的电磁波进行吸收透入，第一屏蔽层02设置在吸收层01的一侧，用于对电磁波进行初步的屏蔽衰减。第二屏蔽层03与第一屏蔽贴合设置，且与第一屏蔽层02远离吸收层01的一侧，用于对电磁波进行二次屏蔽衰减。第三屏蔽层04与第二屏蔽层03远离第一屏蔽层02的一侧贴合设置，用于对电磁波进行三次屏蔽衰减。第四屏蔽层05设置在第三屏蔽层04的侧面，且位于第三屏蔽层04远离第二屏蔽层03的因此而，用于对电磁波进行第四次屏蔽衰减。

在需要对变电站的高压断路器进行性能测试时，将屏蔽装置设置在高压断路器的外侧。工频磁场的电磁波沿着吸收层01进入，并依次经过第一屏蔽层02、第二屏蔽层03、第三屏蔽层04以及第四屏蔽层05。对于信号较弱的电磁波，在第一屏蔽层02、第二屏蔽层03或者第三屏蔽层04就被屏蔽掉，但是对于信号较强的电磁波，会进入第四屏蔽层05的内部。第一屏蔽层02、第二屏蔽层03、第三屏蔽层04以及第四屏蔽层05能够对电磁波进行逐级屏蔽衰减，进而能够实现对工频磁场电磁波的有效屏蔽。

传统的高压断路器在进行性能测试的过程中，一般是采用信号发生装置对高压断路器的一侧的接地线上耦合出感应电流，在高压断路器另一侧的接地线上识别感应电流，以此来确定高压断路器的分合闸性能。但是该种方式会受到变电站内部多个带电导线或者导体等产生的工频磁场的影响，进而会导致对高压断路器的性能测试的效果差。在本发明的该实施方式中，采用四层屏蔽层配合衰减电磁波的方式，能够大大降低了工频磁场产生的电磁波对高压断路器的闭合回路的影响，有效地保障了高压断路器性能测试的准确性。

在本发明的该实施方式中，对于第一屏蔽层02的具体材质，包括但不限于金属材料。具体地，电磁屏蔽主要是利用对电磁波的反射和吸收来消除或减弱电磁波。电磁屏蔽理论认为，当电磁波传播到屏蔽材料表面时，通常有三种不同机理进行衰减：

1、入射表面的反射损耗；

2、未被反射而进入屏蔽体内的吸收损耗；

3、屏蔽体内部的多重反射损耗。

金属是传统电磁屏蔽材料，因有良好的导电性和高磁导率而被大量使用。金属材料的导电能力比大多数高分子材料好，因此可以通过在高分子材料内部添加导电金属纤维或表面镀层等，来提高材料的电磁屏蔽性能。

在本发明的该实施方式中，对于第二屏蔽层03的具体材质，包括但不限于非晶态合金材料。具体地，非晶态合金材料有高强度、高硬度、高延展度、良好耐腐蚀性和独特的电磁屏蔽性能，非晶态合金新的应用领域是用作电磁屏蔽材料。非晶态合金的制备方法有熔融态急冷法、气相沉积法、化学法、电镀法等，它利用磁旁路原理来引导场源所产生的电磁能流，使其不进入空间防区。低频磁场有频率低、吸收损耗与反射损耗很小的特点，常要求屏蔽材料有好的导电率、导磁率和一定厚度。在屏蔽低频磁场时，磁旁路便是一种很好的屏蔽方式。

在本发明的该实施方式中，对于第三屏蔽层04的具体材质，包括但不限于导电高聚物材料。具体地，导电高聚物是一种具有明显聚合物特征，主链具有共轭主电子体系，可通过掺杂达到导电态的高分子物质。本征型导电高聚物属于分子导电物质，一般由电子高度离域的共轭聚合物经过适当电子受体或供体进行掺杂后制得。目前，对本征型导电高分子的研究主要在聚苯胺、聚乙炔、聚吡咯等这些含大共轭π电子体系的高分子材料。通过在聚合物结构中引入易于流动的载流子这种“掺杂”方式，使载流子沿共轭聚合物链间流动或跳跃，从而传导电流，使聚合物迅速且可逆地变成导电状态导电高聚物屏蔽材料导电率高、质量轻、耐腐蚀、成本低，其中，本征型导电高聚物，又因其质轻、透气、导电率可调、环境稳定性好、涂层不易脱落等，在电磁屏蔽方面具有良好的应用前景。

在本发明的该实施方式中，对于第四屏蔽层05的具体材质，包括但不限于碳系材料。具体地，碳系材料因具有良好的导电性能，也经常被用作电磁屏蔽材料。其主要形式有：1、通过“掺杂”的方式。其中有效的一种是引入其他原子来代替石墨中的碳原子，即晶格掺杂。2、通过复合的方式，与磁性料或导电高聚物等进行复合，提高电磁屏蔽性能。3、通过熔融混纺、浸润或涂覆等方式，负载到织物上，以制备电磁屏蔽织物。以碳系材料作为导电填料，因其密度小而备受青睐，尤其是碳纳米材料，如石墨烯、碳纳米管等，颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大，且具有特殊的光电性质，将其作为填料和聚合物树脂基体复合能得到质量轻、力学电学性质良好、成本低且易于加工的复合材料。

在本发明的该实施方式中，对炭系材料的具体材料，包括但不限于环氧树脂基碳纳米复合材料。具体地，该材料是通过对环氧树脂基碳纳米管复合电磁屏蔽材料和碳纳米管有序纳米结构进行了三维导电网络结构构筑，具有优秀的电磁屏蔽功能。

在本发明的该实施方式中，为了进一步提高第一屏蔽层02、第二屏蔽层03、第三屏蔽层04以及第四屏蔽层05对电磁波的屏蔽效果，第一屏蔽层02、第二屏蔽层03、第三屏蔽层04以及第四屏蔽层05的内部均开设有泡孔。具体地，多个泡孔均匀分，可以如图2所示。具体地，该泡孔结构是采用微孔发泡技术在材料内部形成均匀分布的泡孔。该结构不仅可以降低材料的密度，减少生产成本，同时还能增强电磁波在泡孔内部的反射，使其以热量的形式耗散。泡壁厚度、泡孔密度、泡孔直径及泡孔直径分布等参数的改变易使填料在聚合物基体中的分布产生变化，影响发泡行为和导电性能。过高的泡孔尺寸会使填料在泡孔壁上富集形成应集中，降低材料的力学性能，同时造成电磁波泄漏，使电磁屏蔽性能降低。因此要制备兼具力学性能和电磁屏蔽性能的材料，应该采用适当的泡孔尺寸。

在本发明的该实施方式中，对于电磁屏蔽结构还可以包括隔离结构。具体地，隔离结构是基于复合材料中导电网络提出的，网络分布为导电填料在聚合物基体颗粒之间界面上填充而成，能够有效使用较少填料，完善导电网络。在结构特征上，隔离结构不同于均相体系，其中的导电填料选择性地分布于聚合物微区界面之间，导电填料之间互相搭接的概率显著提高，有利实现在较低导电填料量下形更完善的导电网络。另外，隔离结构在一定程度上与泡孔结构也有些类似，隔离结构基体可以看做泡孔，导电网络可看做泡孔壁，导电网络呈3D状，形成了大量的导电界面，电磁波传输到导电界面时产生阻抗失配被反射，最终被多次反射后通过介电损耗对电磁波进行衰减，因此其电磁屏蔽机制多以吸收为主。此外，隔离结构导电复合材料的制备主要有三种方法。方法一是先将导电填料与高分子粒子在固态下机械混合，使填料分散在基体粒子表面，然后再热压，就可形成隔离导电网络结构；方法二是将导电填料分散在聚合物乳液中，然后冷冻干燥聚合物乳液，在此过程中导电粒子保留在高分子胶乳粒子间的空隙处，最后热压就可得到导电隔离结构；另外一种常见的隔离结构制备方式是通过熔融混合让导电填料选择性分散在两种互不相容的高分子基体中，这种方法也是工业制备隔离导电复合材料的首选。

在本发明的该实施方式中，环氧树脂基碳纳米复合材料的内部填充有导电填料，导电填料形成导电网络，能够进一步提高第四屏蔽层05的衰减效果和能力。具体地，导电填料设置有多种，多种导电填料分层或者按梯度分布，能够进一步提高该电磁屏蔽装置的屏蔽性能。具体地，层状结构就是将含有不同填料层或者梯度填料层均匀分布，例如“三明治”结构、导磁导电多层结构等，相较于隔离结构和泡孔结构，这种制备方法具有非常高的设计灵活性，其独特的层状结构可以促进电磁波在电磁屏蔽复合材料内部进行多次反射，极大地提高电磁屏蔽性能，可根据不同应用场合设计不同的层状，被广泛应用于电磁屏蔽材料领域。填料均匀分散在每一层有助于提升填料有效浓度，使得填料间构筑导电网络的可能性增加，并且每一层之间的界面阻抗不配有助于诱导界面极化，随着层数的增加，阻抗失配界面引起的多次反射损耗以及吸收层01梯度引起的磁滞损耗和介电损耗也会急剧增加，因此层状结构的电磁屏蔽机制多为吸收损耗。其中，聚合物电磁屏蔽薄膜是最具代表性的层状结构材料，同时具备轻质和柔性两项优势。目前，制备聚合物电磁屏蔽薄膜的方法主要有真空抽滤法、挥发成型法和基底辅助法等。

通过上述技术方案，本发明提供的500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置通过吸收层01能够允许工频磁场产生的电磁波的进入，该电磁波依次经过第一屏蔽层02、第二屏蔽层03、第三屏蔽层04以及第四屏蔽层05进行屏蔽衰减，进而大大降低了工频磁场产生的电磁波对高压断路器的闭合回路的影响，有效地保障了高压断路器性能测试的准确性。

还需要说明的是，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过程、方法、商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过程、方法、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种500kV变电站高压断路器的电磁屏蔽装置，其特征在于，包括：

吸收层(01)，用于对变电站内部工频磁场的电磁波进行吸收透入；

第一屏蔽层(02)，设置在所述吸收层(01)的一侧，用于对所述电磁波进行初步的屏蔽衰减；

第二屏蔽层(03)，与所述第一屏蔽层(02)贴合设置，且与所述第一屏蔽层(02)远离所述吸收层(01)的一侧，用于对所述电磁波进行二次屏蔽衰减；

第三屏蔽层(04)，与所述第二屏蔽层(03)远离所述第一屏蔽层(02)的一侧贴合设置，用于对所述电磁波进行三次屏蔽衰减；

第四屏蔽层(05)，设置在所述第三屏蔽层(04)的侧面，且位于所述第三屏蔽层(04)远离所述第二屏蔽层(03)的一侧，用于对所述电磁波进行四次屏蔽衰减。

2.根据权利要求1所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述第一屏蔽层(02)包括金属材料。

3.根据权利要求1所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述第二屏蔽层(03)包括非晶态合金材料。

4.根据权利要求1所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述第三屏蔽层(04)包括导电高聚物材料。

5.根据权利要求1所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述第四屏蔽层(05)包括碳系材料。

6.根据权利要求5所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述碳系材料包括环氧树脂基碳纳米复合材料。

7.根据权利要求1所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述第一屏蔽层(02)、所述第二屏蔽层(03)、所述第三屏蔽层(04)以及所述第四屏蔽层(05)的内部均开设有多个泡孔。

8.根据权利要求7所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，多个所述泡孔均匀分布。

9.根据权利要求6所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述环氧树脂基碳纳米复合材料的内部填充有导电填料，所述导电填料形成导电网络。

10.根据权利要求9所述的电磁屏蔽装置，其特征在于，所述导电填料设置有多种，多种所述导电填料分层或者按梯度分布。

Images