CN117727597A - 一种双断口真空断路器的阻容均压系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种双断口真空断路器的阻容均压系统，均压系统包括第一真空断路器和第二真空断路器，第一真空断路器和第二真空断路器串联连接并与外接母线连接；第一均压电容和第二均匀电容，第一均压电容和第二均匀电容串联连接，第一均压电容和第二均匀电容分别与第一真空断路器和第二真空断路器并联；桥接电阻，桥接电阻一端连接在第一真空断路器和第二真空断路器之间，桥接电阻的另一端连接在第一均压电容和第二均匀电容之间。本申请提供的均压系统能够有效的阻断双断口真空断路器在开合过程中产生的放电电流，从而使得两个断口间的电压分布更加均匀；同时也避免了在每个灭弧室两端串联一个电阻而造成的装置成本体积增大以及散热问题。

Description

一种双断口真空断路器的阻容均压系统

技术领域

本申请涉及高压开关设备技术领域，特别是涉及一种双断口真空断路器的阻容均压系统。

背景技术

断路器是电力系统控制和保护的重要设备，真空断路器在中低压领域得到广泛应用。目前在电力系统挂网运行的高压断路器主要有SF6断路器和真空断路器两种。而由于SF6作为温室气体，大量使用会对环境造成严重的破坏，而真空断路器凭借其良好的抗低温能力，使用寿命长、无污染、免维护等优势，在中低压领域占据了主要地位。真空灭弧室作为真空断路器最重要的部件，其绝缘能力、开断能力以及通流能力直接决定着真空断路器的性能优劣。目前真空灭弧室的发展方向主要分为两个部分，分别是小型化和高电压等级。在高压领域，由于单断口真空灭弧室的击穿电压与真空间隙大小之间存在饱和效应，单断口真空断路器电压等级一般低于126kV，真空断路器向超特高压领域发展需采用多断口串联技术，另外在容性投切领域也采用双断口断路器解决弧后重燃的问题。

然而，串联构成的双断口真空灭弧室由于各个断口对地杂散电容的影响，各个断口的电压分布极不均匀，高压侧承受的电压甚至比低压侧多一倍。这对断路器的开断极为不利，必须采取合适的均压措施提高各个断口的电压分布均匀性。

为了提高双断口真空断路器高低压侧电压分布不均的问题，目前行业内主要采用在各个断口并联电容或阻容元件均压。

如图1所示，在多个串联高压机械开每个断口旁单纯的并联一个均压电容C。这种方法是最常用的均压方式。优点是随着电容值的增大，其均压效果越明显。缺点如下：

1、过大的并联电容会引起额外的能量损耗。并联电容本身具有等效电阻，当电流通过并联电容时会产生额外的热损耗，导致系统效率下降。

2、实际应用中，过大的并联电容还可能导致断路器的尺寸和重量增加，给设备的安装和维护带来不便。

3、并联电容过大可能会引起电压波动。当电流突然切断时，过大的并联电容充电电流较大，可能导致系统的电压波动，不利于开断。

公开号为CN207938525U的中国专利公开了一种用于自均压式多断口真空断路器的真空灭弧室，通过筒状的BST陶瓷电容作为真空灭弧室的均压电容，实现均压电容与真空灭弧室的一体化集成，但由于陶瓷介质很难加工较长的筒状陶瓷电容器，一般长度小于100mm，长度过长则将降低其机械强度和电容量大小，不利于其均压。

发明内容

本申请提供一种双断口真空断路器的阻容均压系统，以此能够有效的阻断双断口真空断路器在开合过程中产生的放电电流，从而使得两个断口间的电压分布更加均匀；同时也避免了在每个灭弧室两端串联一个电阻而造成的装置成本体积增大以及散热问题。

所述均压系统包括：

第一真空断路器和第二真空断路器，所述第一真空断路器和所述第二真空断路器串联连接并与外接母线连接；

第一均压电容和第二均匀电容，所述第一均压电容和第二均匀电容串联连接，所述第一均压电容和第二均匀电容分别与所述第一真空断路器和第二真空断路器并联；

桥接电阻，所述桥接电阻一端连接在所述第一真空断路器和所述第二真空断路器之间，所述桥接电阻的另一端连接在所述第一均压电容和所述第二均匀电容之间。

优选的，所述均匀电阻为可调电阻。

优选的，所述第一均压电容并联在所述第一真空断路器的两端；

所述第二均匀电容并联在所述第二真空断路器的两端。

优选的，所述第一真空断路器和所述第二真空断路器封装于极柱的内部。

优选的，所述第一均压电容、所述第二均匀电容和所述桥接电阻封装在所述极柱的外壳中，所述极柱的外壳中填充绝缘材料。

优选的，所述填充绝缘材料为固化有机绝缘材料或绝缘气体。

优选的，所述第一均压电容和所述第二均匀电容的电容量均为500pF±5％；

所述桥接电阻的阻值为100kΩ-200kΩ±5％。

优选的，所述桥接电阻的要求等级为环境温度-25～55℃，允许偏差为0～5％。

优选的，所述第一均压电容和第二均匀电容均为高压电容，所述桥接电阻为高压电阻。

本申请提供一种双断口真空断路器的阻容均压系统，所述均压系统包括第一真空断路器和第二真空断路器，所述第一真空断路器和所述第二真空断路器串联连接并与外接母线连接；第一均压电容和第二均匀电容，所述第一均压电容和第二均匀电容串联连接，所述第一均压电容和第二均匀电容分别与所述第一真空断路器和第二真空断路器并联；桥接电阻，所述桥接电阻一端连接在所述第一真空断路器和所述第二真空断路器之间，所述桥接电阻的另一端连接在所述第一均压电容和所述第二均匀电容之间。本申请提供的均压系统能够有效的阻断双断口真空断路器在开合过程中产生的放电电流，从而使得两个断口间的电压分布更加均匀；同时也避免了在每个灭弧室两端串联一个电阻而造成的装置成本体积增大以及散热问题。

附图说明

为了可以更清楚说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见的，本领域技术人员可以在不付出创造性劳动的基础上，就可以根据这些附图获得其他附图：

图1为现有技术中双断口真空断路器的结构；

图2为本申请一种双断口真空断路器的阻容均压系统的示意图。

图例说明：

100-第一真空断路器；200-第二真空断路器；300-第一均压电容；400-第二均匀电容；500-桥接电阻；600-极柱。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本申请实施例的描述中，“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示性的”、“例如”或者“举例来说”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其他实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示性的”、“例如”或者“举例来说”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，术语“多个”的含义是指两个或两个以上。例如，多个系统是指两个或两个以上的系统，多个屏幕终端是指两个或两个以上的屏幕终端。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。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。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

图2为本申请一种双断口真空断路器的阻容均压系统的示意图。

参见图2可知，本实施例提供一种双断口真空断路器的阻容均压系统，所述均压系统包括：

第一真空断路器100和第二真空断路器200，所述第一真空断路器100和所述第二真空断路器200串联连接并与外接母线连接，具体的，在本实施例中，所述第一真空断路器100和所述第二真空断路器200的结构相同，其中，通过所述第一真空断路器100和第二真空断路器200可以快速且频繁的切断与外部母线的连接，因此十分适合于切断电容性负载电路。

其中，所述真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名；其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。真空断路器是3～10kV，50Hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜以及固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

真空断路器主要包含三大部分：真空灭弧室、电磁或弹簧操动机构、支架及其他部件。

其中，所述真空灭弧室按照开关型式不同有外屏蔽罩式陶瓷真空灭弧室、中间封接杯状纵磁场小型化真空灭弧室、内封接式玻璃泡灭弧室，其基本结构如下：

①气密绝缘系统(外壳)

由陶瓷、玻璃或微晶玻璃制成的气密绝缘筒、动端盖板、定端盖板、不锈钢波纹管组成的气密绝缘系统是一个真空密闭容器。为了保证气密性，除了在封接式要有严格的操作工艺，还要求材料本身透气性和内部放气量小。

②导电系统

由定导电杆、定跑弧面、定触头、动触头、动跑弧面、动导电杆构成。触头结构大致有三种：圆柱形触头、带有螺旋槽跑弧面的横向磁场触头、纵向磁场触头。目前采用纵磁场技术，此种灭弧室具有强而稳定的电弧开断能力。

③屏蔽系统

屏蔽罩是真空灭弧室中不可缺少的元件，并且有围绕触头的主屏蔽罩、波纹管屏蔽罩和均压用屏蔽罩等多种。主屏蔽罩的作用是：a防止燃弧过程中电弧生成物喷溅到绝缘外壳的内壁，从而降低外壳的绝缘强度。b改善灭弧室内部电场分布的均匀性，有利于降低局部场强，促进真空灭弧室小型化。c冷凝电弧生成物，吸收一部分电弧能量，有助于弧后间隙介质强度的恢复。

所述真空断路器的特点在于：

①触头开距小，10KV真空断路器的触头开距只有10mm左右，操作机构的操作功就小，机械部分行程小，其机械寿命就长。

②燃弧时间短，且与开关电流大小无关，一般只有半周波。

③熄弧后触头间隙介质恢复速度快，对开断近区故障性能较好。

④由于触头在开断电流时磨损量较小，所以触头的电气寿命长，满容量开断达30-50次，额定电流开断达5000次以上，噪音小适于频繁操作。

⑤体积小、重量轻。

⑥适用于开断容性负荷电流。

由于其颇多的优点，所以广泛应用于变电站中。

需要说明的是，所述第一真空断路器100和所述第二真空断路器200封装于极柱600的内部。

其中，所述极柱600是指将真空灭弧室，或真空灭弧室、导电连接和/或端子用固体绝缘材料封装组成的独立部件。

将真空灭弧室(Vacuuminterruptor)和断路器(Circuit-breaker)相关的导电零件同时嵌入到环氧树脂或热塑性材料这类容易固化的固体绝缘材料中形成极柱，使整个断路器极柱成为一个整体的部件。

固封极柱有以下两个优势:

一是模块化设计,结构简单,可拆卸零件少,可靠性高；

二是极高的绝缘杆能力。它将表面绝缘变成体积绝缘,相比空气绝缘,减少了环境的影响,大大提高了绝缘强度。

它可使断路器尺寸缩小,有利于开关柜小型化。

其中，将所述第一真空断路器100和第二真空断路器200固封在所述极柱600中的特点在于：

在户外使用时,雨和雪也有类似的影响。温度周期变化以及外部的冲击和振动要求高压真空开关机械稳定性高,此外雷电和操作冲击瞬态过程也会对绝缘产生过电压作用因此大部分的断路器本体极柱均为装配式，即将其无需维护的真空灭弧室固封在环氧树脂中,固封真空灭弧室形成了一个完整的极柱-固封极柱。

真空灭弧室和固封极柱尽可能只用几个动或静连接件,这种形式的断路器使真空灭弧室和其他导件与外界环境完全隔离,避免外力和外界环境对灭弧室和其他导电件的影响,增强了外绝缘强度；而且浇铸式极柱大大减少了手工装配工作量,减少极柱装配过程中可能出现的误差,从而使断路器的安全可靠性得到进一步的提高,真正实现极柱的免维护目前中压真空断路器的真空泡极柱。

通过不锈钢和陶瓷外壳的真空泡表面加上缓冲的橡胶层,然后再浇注环氧树脂套筒,是真正的全绝缘、全密封免维护的产品。它解决了初期直接浇注环氧树脂的弊端,即由于不锈钢、陶瓷、环氧树脂热膨胀系数不同造成的极柱开裂现象短路电流的导通和开断是对真空灭弧室的较大需求。但是它们的牢固结构保证其在10年运行期间不出现故障和无需维护。固封极柱不仅保护其免受外部危害,而且保证其长寿命和高可靠性。

所述均压系统还包括：

第一均压电容300和第二均匀电容400，所述第一均压电容300和第二均匀电容400串联连接，所述第一均压电容300和第二均匀电容400分别与所述第一真空断路器100和第二真空断路器200并联，具体的，在本实施例中，所述第一均压电容300和第二均匀电容400起到保护所述第一真空断路器100和第二真空断路器200的作用，避免所述第一真空断路器100和第二真空断路器200因电流过大，而导致击穿的问题。

其中，所述第一均压电容300并联在所述第一真空断路器100的两端；所述第二均匀电容400并联在所述第二真空断路器200的两端，通过在所述第一真空断路器100的两端并联所述第一均压电容300和在所述第二真空断路器200的两端并联所述第二均匀电容400，可以缓解电流对所述第一真空断路器100和第二真空断路器200的烧蚀。

需要说明的是，所述第一均压电容300和第二均匀电容400均为高压电容，所述桥接电阻500为高压电阻。

示例性的，所述第一均压电容300和所述第二均匀电容400的电容量均为500pF±5％。

所述均压系统还包括：

桥接电阻500，所述桥接电阻500一端连接在所述第一真空断路器100和所述第二真空断路器200之间，所述桥接电阻500的另一端连接在所述第一均压电容300和所述第二均匀电容400之间，具体的，在本实施例中，通过所述桥接电阻500阻容均压方式可以通过阻断从均压电容流向真空灭弧室的放电电流来缓解击穿过程，减轻电弧对灭弧室触头的烧蚀影响。

其中，所述第一均压电容300、所述第二均匀电容400和所述桥接电阻500封装在所述极柱600的外壳中，所述极柱600的外壳中填充绝缘材料。

需要说明的是，所述填充绝缘材料为固化有机绝缘材料或绝缘气体，所述固化有机绝缘材料的种类和所述绝缘气体的种类可以根据不同的需求而定，在此不做过多限制。

其中，所述均匀电阻500为可调电阻，具体的，在本实施例中，通过所述可调的所述均匀电阻500来满足不同情况下的需求，以此拓展本实施例提供的均压系统的使用范围。

示例性的，所述桥接电阻500的阻值为100kΩ-200kΩ±5％。

需要说明的是，所述桥接电阻500的要求等级为环境温度-25～55℃，允许偏差为0～5％。

本发明能够有效解决双断口真空断路器由于杂散电容而造成的高低压侧电压分布不均匀的问题，具体的有益效果如下：

1、不论施加的电压幅值如何，桥接电阻的阻容均压方式可以通过阻断从均压电容流向真空灭弧室的放电电流来缓解击穿过程，减轻电弧对灭弧室触头的烧蚀影响。

2、无论电阻值如何，桥接电阻的使用都能显著提高双断口真空断路器的低压侧10％、50％、90％预击穿电压U10、U50、U90。

3、与在每个均压电容旁串联电阻相比，桥接电阻的方式可以减少电路中使用的电阻数量，从而降低成本和体积，同时也有助于降低真空断路器在工作时的散热问题。

本发明如若用到集成式阻容均压真空灭弧室，则可以取缔传统外部并联均压电容或阻容元件，实现紧凑小型化设计，节约设备空间，提升集成化程度，提高可靠性。

以上所述者，仅为本公开的示例性实施例，不能以此限定本公开的范围。即但凡依本公开教导所作的等效变化与修饰，皆仍属本公开涵盖的范围内。本领域技术人员在考虑说明书及实践真理的公开后，将容易想到本公开的其他实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未记载的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (9)

1.一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述均压系统包括：

第一真空断路器(100)和第二真空断路器(200)，所述第一真空断路器(100)和所述第二真空断路器(200)串联连接并与外接母线连接；

第一均压电容(300)和第二均匀电容(400)，所述第一均压电容(300)和第二均匀电容(400)串联连接，所述第一均压电容(300)和第二均匀电容(400)分别与所述第一真空断路器(100)和第二真空断路器(200)并联；

桥接电阻(500)，所述桥接电阻(500)一端连接在所述第一真空断路器(100)和所述第二真空断路器(200)之间，所述桥接电阻(500)的另一端连接在所述第一均压电容(300)和所述第二均匀电容(400)之间。

2.根据权利要求1所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述均匀电阻(500)为可调电阻。

3.根据权利要求1所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述第一均压电容(300)并联在所述第一真空断路器(100)的两端；

所述第二均匀电容(400)并联在所述第二真空断路器(200)的两端。

4.根据权利要求1所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述第一真空断路器(100)和所述第二真空断路器(200)封装于极柱(600)的内部。

5.根据权利要求4所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述第一均压电容(300)、所述第二均匀电容(400)和所述桥接电阻(500)封装在所述极柱(600)的外壳中，所述极柱(600)的外壳中填充绝缘材料。

6.根据权利要求5所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述填充绝缘材料为固化有机绝缘材料或绝缘气体。

7.根据权利要求2所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述第一均压电容(300)和所述第二均匀电容(400)的电容量均为500pF±5％；

所述桥接电阻(500)的阻值为100kΩ-200kΩ±5％。

8.根据权利要求1所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述桥接电阻(500)的要求等级为环境温度-25～55℃，允许偏差为0～5％。

9.根据权利要求1所述的一种双断口真空断路器的阻容均压系统，其特征在于，所述第一均压电容(300)和第二均匀电容(400)均为高压电容，所述桥接电阻(500)为高压电阻。