CN204905168U - 一种用于超导限流式直流断路器 - Google Patents

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高文
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Abstract

本实用新型公开了一种用于超导限流式直流断路器的布局结构,包括超导限流模块、电流开断模块,以及为以上两模块提供绝缘保证的绝缘平台模块;所述超导限流模块和电流开断模块之间通过电气连接线实现电气串联连接,系统进线端与超导模块进线端连接,系统出线端与电流开断模块的出线端连接。本实用新型采用模块化设计及布置方式,可按照系统要求,可以对各组成模块分别计算各自所需部件的参数,并行进行超导限流式直流断路器部件的选型,大大缩短选型设计时间。

Description

一种用于超导限流式直流断路器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及高压直流开关制造与设计领域,特别涉及一种用于超导限流式直流断路器的布局结构,适用于各个电压等级,特别适用于应用在高电压等级,大故障电流直流系统的直流断路器。
【背景技术】
[0002] 输配电网规模及电网互联程度的日益扩大,必然导致电网短路功率及故障短路电流迅速增大。故障短路电流的急剧增大,已成为制约现代电力系统发展的技术瓶颈。目前各种型式的直流断路器尚不能满足故障短路电流开断的需求。限制短路电流的幅值并且不影响直流断路器正常的通流能力是解决这一问题的关键。
[0003] 高温超导体具有很好的快速限流特性且具有损耗低和传输容量大的特点。将超导限流装置和基于自激振荡的直流开断装置配合可以使直流断路器具有开断大电流的能力。模块化设计可实现产品功能的分配和隔离,使各个模块可以相对独立的设计和发展,可以进行并行设计、开发和并行试验、验证。满足用户的多样性需求,易于产品的配置和变型设计,同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。目前在超导限流式断路器设计中,往往单独考虑超导、开断等部分设计,未将超导限流式断路器的设计进行模块化考虑并以此进行断路器布置,目前,国内尚未见模块化结构布置的超导限流式直流断路器实物产品。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种用于超导限流式直流断路器,其采用模块化设计思路及产品布置方式,解决超导限流装置应用于高电压等级直流断路器时的电气绝缘水平以及产品系列化设计的相关问题,为高电压等级大容量的直流断路器设计建立基础。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
[0006] —种用于超导限流式直流断路器,包括超导限流模块、电流开断模块,以及为超导限流模块和电流开断模块提供绝缘保证的绝缘平台模块;所述超导限流模块和电流开断模块之间通过电气连接线实现电气串联连接,直流断路器系统进线端与超导模块进线端连接,直流断路器系统出线端与电流开断模块的出线端连接。
[0007] 所述超导限流模块包括超导带材、杜瓦,以及限流电阻,所述超导带材完全封闭于杜瓦中,所述超导带材和限流电阻在并列布置并通过电气连接板实现电气并联连接。
[0008] 所述杜瓦由非导磁不锈钢或耐低温非金属材料构成且内外壁之间填充制冷剂。
[0009] 所述电流开断模块包括交流断路器、电容器、电抗器及避雷器,所述电容器和电抗器通过电气连接线实现电气串联连接,所述避雷器通过电气连接线实现与电容器、电抗器支路的电气并联连接,所述交流断路器通过电气连接线实现与电容器、电抗器支路及避雷器支路的电气并联连接。
[0010] 所述交流断路器选择真空断路器或SF6断路器。
[0011] 所述绝缘平台模块包括支撑立柱和安装底盘,所述超导限流模块和电流开断模块分别通过第二支柱绝缘子和第三支柱绝缘子固定安装在安装底盘上,所述安装底盘通过第一支柱绝缘子与支撑立柱连接。
[0012] 所述安装底盘上固定有电气连接板,所述超导带材和限流电阻通过电气连接板实现电气连接。
[0013] 相邻两个支撑立柱通过斜拉杆连接。
[0014] 所述第一支柱绝缘子在满足爬电距离和干弧距离的同时,高度设计为与开断装置对地绝缘支撑的同等高度。
[0015] 所述第二支柱绝缘子及第三支柱绝缘子满足出线端对外壳的绝缘要求。
[0016] 与现有技术相比,本实用新型一种用于超导限流式直流断路器至少具有以下有益效果:本实用新型提供了一种用于超导限流式直流断路器,本实用新型以模块化设计为特征,各模块安全独立并可以进行单独设计,优化系统占地并方便安装及检修;同时,本实用新型提供统一的对地绝缘以及高电位上的外壳绝缘,解决高电压等级直流断路器耐受雷电冲击电压、操作过电压以及正常直流电压的电气绝缘水平问题,并更好地实现了与直流断路器中开断装置的电气联接。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明:
[0018] 图1为本实用新型模块化布局示意图。
[0019] 图2为本实用新型结构的示意图。
[0020] 图3为图2的局部放大示意图。
[0021] 其中:1为支撑立柱;2为斜拉杆;3为第一支柱绝缘子;4为安装底盘;5为第二支柱绝缘子;6为限流电阻;7为超导带材;8为杜瓦;9为电气联接板;10为电容器;11为电抗器;12为第三支柱绝缘子;13为避雷器;14为交流断路器。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0023] 请参阅图1,本实用新型采用模块化设计及布置方式,包括超导限流模块、电流开断模块、绝缘平台模块,在系统进线端,按照超导限流模块、电流开断模块的顺序放置,其中,超导限流模块整体与电流开断模块的整体或部分安装于绝缘平台模块之上;其中:超导限流模块I与电流开断模块2通过电气串联连接接入系统回路中,超导限流模块I和电流开断模块2通过机械连接方式与绝缘平台模块3相连,继而保证整个直流断路器的绝缘水平。
[0024] 所述超导限流式直流断路器按照模块化方式进行设计,按照系统要求,可以对超导限流模块、电流开断模块分别计算各自所需超导带材、限流电阻、杜瓦及交流断路器、电容器、电抗器、避雷器的参数,绝缘平台模块根据超导限流模块及电流开断模块的计算值并结合工程电压进行相应计算并确定相对应平台设计参数。
[0025] 该超导限流式直流断路器在结构参数设计时,根据图1所示三个模块分别进行单独设计,由系统的额定电流及短路电流要求水平,计算超导限流模块I中限流电阻6及超导带材7长度,并以此确定杜瓦8的设计参数;与此同时,根据系统限流后开断电流及系统电压水平完成对电流开断模块2的交流断路器、电容器、电抗器及避雷器的相应参数;此外,根据系统及超导限流模块I与电流开断模块2的绝缘具体要求分别确定对应的绝缘平台参数,继而完成绝缘平台模块3的设计;采用本布局结构可以并行进行超导限流式直流断路器部件的选型,大大缩短选型设计时间。
[0026] 请参阅图2及图3,为本实用新型结构:1为支撑立柱;2为斜拉杆;3为第一支柱绝缘子;4为安装底盘;5为第二支柱绝缘子;6为限流电阻;7为超导带材;8为杜瓦;9为电气联接板;10为电容器;11为电抗器;12为第三支柱绝缘子;13为避雷器;14为交流断路器。所述安装底盘4通过第一支柱绝缘子3设置于支撑立柱I上,支撑立柱1、第一支柱绝缘子3、安装底盘4顺序连接,组成具有对地绝缘耐受能力的安装平台,其中两相邻支撑立柱通过斜拉杆2连接。第一支柱绝缘子3在满足系统对爬电距离和干弧距离要求的同时,其高度设计为与开断装置对地绝缘支撑的同等高度。此技术方案可以确保高电压等级直流断路器中的超导限流装置的对地绝缘距离和绝缘耐受水平。
[0027] 所述电气联接板9设置于安装底盘4上,是超导限流模块与电流开断模块的电气联接部位,所述电气联接板9存在于超导限流模块绝缘平台部分。故障电流经过超导带材和限流电阻的共同作用被限制到较低的电流水平,经过电气联接板传输至电流开断模块。所述第二支柱绝缘子、第三支柱绝缘子用于将超导限流模块及电流开断模块对应模块部件安装于绝缘平台模块之上。
[0028] 所述超导带材7完全封闭于由非导磁不锈钢或耐低温非金属材料构成且内外壁之间填充制冷剂的杜瓦8中,超导带材7与限流电阻6通过第二支柱绝缘子5在安装底盘4上并列布置,并且分别通过设置于安装底盘4上的电气联接板9实现电气并联连接。第二支柱绝缘子5设计满足出线端对外壳的绝缘要求。
[0029] 所述电容器10、电抗器11与避雷器13通过第三支柱绝缘子12或自身所带绝缘子在另一个安装底盘4上布置,其中电容器10、电抗器11通过电气连接线实现电气串联连接,避雷器13通过电气连接线实现与电容器10、电抗器11支路的电气并联连接。所述交流断路器14可放置于电流开断模块安装平台之上或单独放置于平台外平行空间,并通过电气连接线实现与电容器10、电抗器11支路及避雷器13支路的电气并联连接。第三支柱绝缘子12设计满足出线端对外壳的绝缘要求。
[0030] 交流断路器14通常采用常规的断路器,具有自身的独立支撑,单独放置。超导带材7和限流电阻6的出线端通过电气联接板9与交流断路器14实现电气连接。故障电流经过超导带材7和限流电阻6的共同作用被限制到较低的电流水平,经过电气联接板9传输至交流断路器14。
[0031] 所述超导限流式直流断路器的超导限流模块包括超导带材、杜瓦、限流电阻。所述超导带材完全封闭于杜瓦中,并与限流电阻并联通过超导限流模块安装平台部分的第二支柱绝缘子固定在安装底盘上,杜瓦由非导磁不锈钢或耐低温非金属材料构成,其内外壁之间填充制冷剂。所述超导带材和限流电阻在超导限流模块安装平台部分的安装底盘上并列布置,并且分别通过电气联接板实现电气并联连接。
[0032] 所述超导限流模块的电气并联连接是指将杜瓦的进线端与出线端分别与限流电阻的进线端与出线端相连作为超导限流模块的进线端与出线端。
[0033] 所述超导限流式直流断路器的电流开断模块包括交流断路器、电容器、电抗器及避雷器。所述电容器、电抗器及避雷器通过电流开断模块安装平台部分的第三支柱绝缘子固定在安装底盘上,其中电容器、电抗器通过电气连接线实现电气串联连接,避雷器通过电气连接线实现与电容器、电抗器支路的电气并联连接。所述交流断路器可放置于电流开断模块安装平台之上或单独放置于平台外平行空间,并通过电气连接线实现与电容器、电抗器支路及避雷器支路的电气并联连接。
[0034] 所述电流开断模块的电气并联连接是指将电容器的进线端、电抗器的出线端(或电抗器的进线端、电容器的出线端)分别与避雷器的进线端与出线端以及交流断路器的进线端与出线端分别相连作为电流开断模块的进线端与出线端。
[0035] 所述超导限流式直流断路器中的电气连接线可按照系统设计要求选择硬质连接(如钢管、铜排连接)或软连接(如裸铜线、电缆连接)。
[0036] 所述电流开断模块中交流断路器可按照系统设计要求选择真空断路器、SF6断路器等多种交流断路器。
[0037] 所述超导限流式直流断路器的超导限流模块、电流开断模块之间通过电气连接线实现电气串联连接,系统进线端与超导模块进线端连接,系统出线端与电流开断模块的出线端连接,绝缘平台模块为断路器系统提供绝缘保证,电气上不接入系统中。
[0038] 所述超导限流式直流断路器的绝缘平台模块中超导限流模块与绝缘开断模块可以单独分别进行设计,实现系统占地空间的优化配置。
[0039] 所述第一支柱绝缘子在满足系统对爬电距离和干弧距离要求的同时,其高度设计为与开断装置对地绝缘支撑的同等高度。所述第二支柱绝缘子及第三支柱绝缘子设计满足出线端对外壳的绝缘要求。

Claims (10)

1.一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:包括超导限流模块、电流开断模块,以及为超导限流模块和电流开断模块提供绝缘保证的绝缘平台模块;所述超导限流模块和电流开断模块之间通过电气连接线实现电气串联连接,直流断路器系统进线端与超导模块进线端连接,直流断路器系统出线端与电流开断模块的出线端连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述超导限流模块包括超导带材(7)、杜瓦(8),以及限流电阻(6),所述超导带材(7)完全封闭于杜瓦(8)中,所述超导带材(7)和限流电阻(7)并列布置并通过电气连接板实现电气并联连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述杜瓦(8)由非导磁不锈钢或耐低温非金属材料构成且内外壁之间填充制冷剂。
4.根据权利要求1所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述电流开断模块包括交流断路器(14)、电容器(10)、电抗器(11)及避雷器(13),所述电容器(10)和电抗器(11)通过电气连接线实现电气串联连接,所述避雷器(13)通过电气连接线实现与电容器(10)、电抗器(11)支路的电气并联连接,所述交流断路器(14)通过电气连接线实现与电容器(10)、电抗器(11)支路及避雷器(13)支路的电气并联连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述交流断路器选择真空断路器或SF6断路器。
6.根据权利要求2所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述绝缘平台模块包括支撑立柱(I)和安装底盘(4),所述超导限流模块和电流开断模块分别通过第二支柱绝缘子(5)和第三支柱绝缘子(12)固定安装在安装底盘(4)上,所述安装底盘(4)通过第一支柱绝缘子(3)与支撑立柱(I)连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述安装底盘(4)上固定有电气连接板(9),所述超导带材和限流电阻通过电气连接板实现电气连接。
8.根据权利要求6所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:相邻两个支撑立柱(I)通过斜拉杆(2)连接。
9.根据权利要求6所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述第一支柱绝缘子(3)在满足爬电距离和干弧距离的同时,高度设计为与开断装置对地绝缘支撑的同等高度。
10.根据权利要求6所述的一种用于超导限流式直流断路器,其特征在于:所述第二支柱绝缘子(5)及第三支柱绝缘子(12)满足出线端对外壳的绝缘要求。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107134762A (zh) * 2017-06-09 2017-09-05 西安交通大学 一种基于超导限流的无弧直流断路器及开断方法

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