CN217882549U - 直流开关设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种直流开关设备，所述直流开关设备包括：仪表室，布置有用于监控、保护和测量的二次元件；母线室，用于穿过主母线；载流支路室及第一手车，所述第一手车能够移动进出所述载流支路室，所述第一手车布置有载流支路；换流吸能支路室及第二手车，所述第二手车能够移动进出所述换流吸能支路室，所述第二手车布置有换流吸能支路；以及电缆室，布置有用于与线路电缆连接的导体。

Description

直流开关设备

技术领域

本实用新型涉及一种直流开关设备。

背景技术

随着电力负荷的不断增加以及输电和配电技术的快速发展，在电网中越来越多的搭建柔性直流输电线路。相应地，需要在直流输电配电线路中采用直流开关设备。

不同于在交流输电配电中采用的交流开关设备。直流开关设备为了能够断开直流电流需要人为地建立电流过零点。因此，直流开关设备相对于交流开关设备具有更多的元件和更复杂的结构。

在实际应用中，需要将直流开关设备的各个元件集中布置在开关柜中。由于直流开关设备的结构不同于交流开关设备，因此需要对直流开关柜进行重新设计和布局。

此外，这种直流开关柜还需要满足可靠运行和方便维护的要求。

实用新型内容

本实用新型涉及一种直流开关设备，其能够可靠运行并且能够便于检修维护人员进行检修和维护。

根据本实用新型的实施例涉及一种直流开关设备，所述直流开关设备包括：仪表室，布置有用于监控、保护和测量的二次元件；母线室，用于穿过主母线；载流支路室及第一手车，所述第一手车能够移动进出所述载流支路室，所述第一手车布置有载流支路；换流吸能支路室及第二手车，所述第二手车能够移动进出所述换流吸能支路室，所述第二手车布置有换流吸能支路；以及电缆室，布置有用于与线路电缆连接的导体。

根据本实用新型的一些实施例，所述载流支路包括串联连接的主开关和辅助开关；所述母线室中布置有第一触头、第二触头和第三触头，所述第一触头和所述第二触头与所述主母线连接，所述第三触头与所述导体连接；所述电缆室中布置有第四触头和第五触头，所述第四触头与所述第五触头连接；所述主开关通过第一主开关触头与所述第二触头接触并且通过第二主开关触头与所述第五触头接触；所述辅助开关通过第一辅助开关触头与所述第三触头接触，并且通过第二辅助开关触头与所述第五触头接触；所述换流吸能支路模块通过第一换流吸能支路触头与所述第一触头接触并且通过第二换流吸能支路触头与所述第四触头接触。

根据本实用新型的一些实施例，在所述第三触头布置在所述母线室中的情况下，所述电缆室还布置有绝缘套管，所述绝缘套管被设计为穿过所述电缆室与所述母线室之间的隔板，使得导体穿过所述绝缘套管与所述第三触头连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一触头、第二触头、第三触头、第四触头和第五触头为插孔；所述第一和第二主开关触头、所述第一和第二辅助开关触头以及所述第一和第二换流吸能支路触头为插头。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一触头、第二触头、第三触头、第四触头和第五触头为插头；所述第一和第二主开关触头、所述第一和第二辅助开关触头以及所述第一和第二换流吸能支路触头为插孔。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一触头、所述第二触头、所述第三触头、所述第四触头和所述第五触头的外侧分别被绝缘盒包裹。

根据本实用新型的一些实施例，所述直流开关设备还包括第一活门和第二活门，在所述第一手车被拉出的情况下，所述第一活门自动落下将所述第一触头和第四触头的插孔封闭，并且在所述第二手车被拉出的情况下，所述第二活门自动落下将所述第二触头、第三触头和第五触头的插孔封闭。

根据本实用新型的一些实施例，所述载流支路室、所述换流吸能支路室、所述母线室和所述电缆室中分别设置有泄压通道。

根据本实用新型的一些实施例，所述电缆室中还布置有电流互感器、接地开关、避雷器和带电显示装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述电缆室具有柜门，其中所述柜门与所述接地开关机械连锁，使得只有在所述接地开关接通的情况下才能打开所述柜门。

根据本实用新型的一些实施例，所述直流开关设备还包括用于对所述换流吸能支路进行放电的放电装置。

本实用新型实现了一种双手车式的直流开关设备。通过相互独立地设置载流支路室和换流吸能支路室可以将载流支路布置在一辆手车上，并且将换流吸能支路布置在另一辆手车上。手车可以方便进出相应的室，因此便于对手车上的元件进行维护和更换。此外，两个手车的设置可以实现将载流支路或者换流吸能支路分别抽出进行维护，从而可以减少电容的充放电次数，提高元件的使用寿命。此外，基于手车式的结构，可以灵活地放置直流开关柜，例如可以靠墙安装直流开关柜。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。下面描述中的附图仅仅是本实用新型的示例性实施例。

图1示出了根据本实用新型的实施例的直流开关设备的电路示意图，

图2示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性立体图，

图3示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性正视图，

图4示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性右侧视图，

图5示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性后视图。

具体实施方式

为了使得本实用新型的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参考附图详细描述根据本实用新型的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是本实用新型的全部实施例，应理解，本实用新型不受这里描述的示例实施例的限制。

在本说明书和附图中，基本上相同或相似的步骤和元素用相同或相似的附图标记来表示，并且对这些步骤和元素的重复描述将被省略。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或排序。

在本说明书和附图中，根据实施例，元素以单数或复数的形式来描述。然而，单数和复数形式被适当地选择用于所提出的情况仅仅是为了方便解释而无意将本实用新型限制于此。因此，单数形式可以包括复数形式，并且复数形式也可以包括单数形式，除非上下文另有明确说明。在本实用新型的实施例中，除非另有明确说明，“连接”并不意味着必须“直接连接”或“直接接触”，而仅需要电学上连通即可。

图1示出了根据本实用新型的实施例的直流开关设备100的电路示意图。如图1所示，直流开关设备100包括载流支路110和换流吸能支路120。主母线101经由载流支路110与线路电缆102连接，所述载流支路包括串联连接的主开关111和辅助开关112。换流吸能支路120与所述主开关111并联连接。在换流吸能支路120中，电容器121，电抗器122和换流开关123组成串联电路，并且能量吸收器124与所述电容器121和所述换流开关123并联连接。

在根据本实用新型的实施例中，所述主开关111可以被设计为断路器，例如真空断路器。在这种情况下，在直流开关设备100中还可以设置相应的斥力机构106以便将真空断路器断开。在根据本实用新型的实施例中，辅助开关112可以被设计为隔离开关。

在主母线101经由线路电缆102为负载供电的情况下，主开关111和辅助开关112保持接通。当线路出现故障时，所述斥力机构106致动所述主开关111首先进行分闸操作。这时，在主开关111的分开的触点之间会产生电弧，该电弧引导直流电流通过并且因此不会熄灭。为了将电弧熄灭，换流开关123接通。在根据本实用新型的实施例中，换流开关123可以被设计为晶闸管(SCR)。在换流开关123被接通后，在电容器121与电抗器122共同构成LC振荡电路的情况下，被预充电的电容器121放电并且产生振荡电流。该振荡电流与流过主开关111的直流电流叠加并且因此人为地产生了电流过零点。主开关111借此条件熄灭电弧并且完成断开。在此之后，电容器121上的电压逐渐上升，当电容器121上的电压达到能量吸收器124的动作阈值时，能量吸收器124导通并且耗散LC振荡电路中存储的能量。在根据本实用新型的实施例中，能量吸收器124可以被设计为压敏电阻(MOV)。在此之后，辅助开关112断开，以便切断整个回路。

图2示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性立体图。图3示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性正视图。图4示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性右侧视图。图5示出了根据本实用新型的实施例的布置在柜体中的直流开关设备的示意性后视图。

直流开关设备100被布置在柜体200中，其包括仪表室A，仪表室A中布置有监控仪表以便监视和控制直流开关设备100的运行状态，此外还布置有用于保护和测量的二次元件；母线室D，其中，主母线101穿过母线室D；换流吸能支路室B及第二手车220，第二手车220能够移动进出换流吸能支路室；载流支路室C和第一手车210，其中，载流支路室C与吸能支路室B可以并排布置，并且第一手车210与第二手车220可以并排布置，第一手车210能够移动进出载流支路室C；以及电缆室E，其包括布置在其中的线路电缆102，线路电缆102用于与负载连接。第一手车210布置有制载流支路110，并且第二手车220布置有换流吸能支路。

在根据本实用新型的实施例中，所述开关模块包括主开关111和辅助开关112，所述主开关111和辅助开关112串联连接形成所述载流支路110。所述换流吸能支路模块包括串联连接的电容器121、电抗器122和换流开关123以及与所述电容器121和所述换流开关123并联连接的能量吸收器124。

在根据本实用新型的实施例中，可以有两条主母线，即正极主母线和负极主母线分别穿过母线室D。当直流开关设备100被用作正极柜时，载流支路和换流吸能支路与正极主母线连接，当直流开关设备100被用作负极柜时，载流支路和换流吸能支路与负极主母线连接。这种布置可以增加直流开关设备的实用性，方便用户的使用。

如图2至5所示，在根据本实用新型的实施例中，母线室D可以位于柜体200的中上部，在母线室D中布置有第一触头201，第二触头202和第三触头203，它们横向地进行布置。电缆室E与母线室D邻接并且呈“凸”字形包围母线室D的左侧和下侧。在电缆室E的凸出部分中布置有第四触头204和第五触头205，其中第四触头204被布置在第一触头201下方，并且第五触头205被布置在第二触头202和第三触头203下方。第一触头201和第二触头202通过导体与主母线101连接。第三触头203通过导体501与线路电缆102连接，其中该导体501从母线室D中的第三触头203出发穿过绝缘套管502连接到电缆室E中的线路电缆102，该绝缘套管502打通了相互贴靠的母线室D和电缆室E之间的隔板并且使得该导体与柜体200电隔离。在电缆室中，第四触头204与第五触头205通过导体连接。

如图2所示，在根据本实用新型的实施例中，载流支路室C与换流吸能支路室B可以具有相同的截面轮廓并且并排布置。载流支路室C与换流吸能支路室B与母线室D的右侧邻接。母线室D中的第一触头201和电缆室E中的第四触头204分别被布置在绝缘盒中，即其外侧分别被绝缘盒包裹。这些绝缘盒穿过母线室D与换流吸能支路室B之间的隔板，以便使第一触头201和第四触头204与柜体200电隔离。此外，母线室D中的第二触头202和第三触头203和电缆室E中的第五触头205分别被布置在绝缘盒中，即其外侧分别被绝缘盒包裹。这些绝缘盒穿过母线室D与载流支路室B之间的隔板，以便使第二触头202和第三触头203和第五触头205与柜体200电隔离。需要注意的是，图2至5中的附图标记201至205表示布置在绝缘盒内的第一触头至第五触头，而非图中直接示出的相应的绝缘盒。

在根据本实用新型的实施例中，第一触头201、第二触头202、第三触头203、第四触头204和第五触头205可以被设计为插头。第一和第二主开关触头、所述第一和第二辅助开关触头以及所述第一和第二换流吸能支路触头可以为插孔。

在根据本实用新型的实施例中，第一触头201、第二触头202、第三触头203、第四触头204和第五触头205还可以被设计为插孔。第一手车210上的第一和第二主开关触头、第一和第二辅助开关触头以及第二手车220上的第一和第二换流吸能支路触头可以被设计为插头。在第一手车210通过相应的柜门移动进载流室C的情况下，第一主开关触头插入第二触头202，第一辅助开关触头插入第三触头203，并且第二主开关触头和第二辅助开关触头共同插入第五触头205。在第二手车220通过相应的柜门230移动进入换流吸能室B的情况下，第一换流吸能支路触头插入第一触头201，并且第二换流吸能支路触头插入第四触头204。通过所述连接关系建立了如图1所示的电路连接。

在根据本实用新型的另一个实施例中，还可以将第一触头201、第二触头202、第三触头203、第四触头204和第五触头205设计为插头，并且将第一手车210上的第一和第二主开关触头、第一和第二辅助开关触头以及第二手车220上的第一和第二换流吸能支路触头设计为插孔。

通过根据本实用新型的实施例，在直流开关设备100的开关柜200中实现了主开关102和辅助开关112所在的载流支路与换流吸能支路105之间的相互独立。当需要对换流吸能支路105中的元件，例如电容器121、电抗器122、换流开关123和能量吸收器124进行维护、检修或更换时，可以单独将换流吸能支路室B中的第二手车220抽出。在根据本实用新型的实施例中，直流开关设备100还可以包括用于对电容器121进行放电的放电装置，例如放电电阻。在将第二手车220抽出时，放电装置与换流吸能支路105中的电容器121连接并且对其进行放电，以保护维护人员的安全。基于这种相互独立的布置，则不需要对载流支路中的电容进行放电。因此，通过载流支路与换流吸能支路之间相互独立的布置还可以减少各个电容的充放电次数，提高电容元件的使用寿命。相应地，当需要对载流支路中的主开关102和辅助开关112进行维护、检修或更换时，可以单独将载流支路室C中的第一手车210抽出。在根据本实用新型的实施例中，直流开关设备100还可以包括用于对载流支路中的电容进行放电的另外的放电装置，例如另外的放电电阻。在将第一手车210抽出时，该另外的放电装置与载流支路中存在的电容，例如斥力机构106中存在的电容连接并且对其进行放电，以保护维护人员的安全。基于这种相互独立的布置，则不需要对换流吸能支路105中的电容器121进行放电。

在根据本实用新型的实施例中，所述直流开关设备100还可以包括第一活门和第二活门。在第一手车210从载流支路室C中移动出来情况下，所述第一活门自动落下将第一触头201和第四触头204的插孔封闭。在第二手车220被从换流吸能支路室B拉出的情况下，所述第二活门自动落下将第二触头202，第三触头203和第五触头205的插孔封闭。通过设置第一活门和第二活门，可以进一步保护检修维护人员的安全。在第一手车或第二手车被拉出时，可以防止检修维护人员误触可能带电的各个触头。

在根据本实用新型的实施例中，在载流支路室C，换流吸能支路室B，母线室D和电缆室E中可以分别设置有泄压通道。泄压通道例如位于各个室的顶部，其被设计为长方形的开口作为泄压口，在泄压口上方布置泄压盖，并在泄压口与泄压盖之间布置连接部件。该连接部件被设计为在泄压过程中始终固定在顶板上。当直流开关设备100内部发生燃弧或出现高温高压气体时，产生的能量冲击泄压盖使泄压盖打开，从而将燃弧能量或高温高压气体排除到直流开关设备100之外。泄压盖上还可以布置例如狭长切口以减小泄压盖的强度，使之易于被冲开。

在根据本实用新型的实施例中，在电缆室E中还可以布置电流互感器，接地开关，避雷器和带电显示装置。电流互感器用于测量和监视流过线路电缆102的电流。接地开关用于在出现故障电流时快速将线路电缆接地。避雷器用于在线路电缆中出现过电压时迅速导通接地，以保护连接到母线的电气设备免受高瞬态过电压的危害。带电显示装置用于指示线路电缆的电压状态。

在根据本实用新型的实施例中，电缆室E可以具有柜门，其中柜门与接地开关机械连锁，使得只有在接地开关接通的情况下才能打开柜门。通过这种布置，可以确保检修维护人员在打开电缆室E的柜门时，与线路电缆连接的导体已经接地，从而防止检修维护人员触电。

本实用新型实现了一种双手车式的直流开关设备。通过相互独立地设置载流支路室和换流吸能支路室可以将载流支路布置在一辆手车上，并且将换流吸能支路布置在另一辆手车上。手车可以方便进出相应的室，因此便于对手车上的元件进行维护和更换。此外，两个手车的设置可以实现将载流支路或者换流吸能支路分别抽出进行维护，从而可以减少电容的充放电次数，提高元件的使用寿命。此外，基于手车式的结构，可以灵活地放置直流开关柜，例如可以靠墙安装直流开关柜。

本实用新型中涉及的电路、单元、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、单元、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。本实用新型中涉及的电路、单元、器件、装置可以采用任何合适的方式实现，例如采用专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等，也可以采用通用处理器结合已知程序。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本实用新型的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本实用新型所要保护的权利范围。

Claims (10)

1.一种直流开关设备，其特征在于，所述直流开关设备包括：

仪表室，布置有用于监控、保护和测量的二次元件，

母线室，用于穿过主母线，

载流支路室及第一手车，所述第一手车能够移动进出所述载流支路室，所述第一手车布置有载流支路，

换流吸能支路室及第二手车，所述第二手车能够移动进出所述换流吸能支路室，所述第二手车布置有换流吸能支路，以及

电缆室，布置有用于与线路电缆连接的导体。

2.根据权利要求1所述的直流开关设备，其特征在于，

所述载流支路包括串联连接的主开关和辅助开关，

所述母线室中布置有第一触头、第二触头和第三触头，所述第一触头和所述第二触头与所述主母线连接，所述第三触头与所述导体连接，

所述电缆室中布置有第四触头和第五触头，所述第四触头与所述第五触头连接，

所述主开关通过第一主开关触头与所述第二触头接触并且通过第二主开关触头与所述第五触头接触，

所述辅助开关通过第一辅助开关触头与所述第三触头接触，并且通过第二辅助开关触头与所述第五触头接触，

所述换流吸能支路模块通过第一换流吸能支路触头与所述第一触头接触并且通过第二换流吸能支路触头与所述第四触头接触。

3.根据权利要求2所述的直流开关设备，其特征在于，在所述第三触头布置在所述母线室中的情况下，所述电缆室还布置有绝缘套管，所述绝缘套管被设计为穿过所述电缆室与所述母线室之间的隔板，使得所述导体穿过所述绝缘套管与所述第三触头连接。

4.根据权利要求2所述的直流开关设备，其特征在于，

所述第一触头、所述第二触头、所述第三触头、所述第四触头和所述第五触头的分别被布置在绝缘盒中。

5.根据权利要求2所述的直流开关设备，其特征在于，

所述第一触头、第二触头、第三触头、第四触头和第五触头为插头，所述第一和第二主开关触头、所述第一和第二辅助开关触头以及所述第一和第二换流吸能支路触头为插孔；或者

所述第一触头、第二触头、第三触头、第四触头和第五触头为插孔，所述第一和第二主开关触头、所述第一和第二辅助开关触头以及所述第一和第二换流吸能支路触头为插头。

6.根据权利要求2所述的直流开关设备，其特征在于，

所述直流开关设备还包括第一活门和第二活门，在所述第一手车被拉出的情况下，所述第一活门自动落下将所述第一触头和第四触头的插孔封闭，并且在所述第二手车被拉出的情况下，所述第二活门自动落下将所述第二触头、第三触头和第五触头的插孔封闭。

7.根据权利要求1所述的直流开关设备，其特征在于，

所述载流支路室、所述换流吸能支路室、所述母线室和所述电缆室中分别设置有泄压通道。

8.根据权利要求1所述的直流开关设备，其特征在于，所述电缆室中还布置有电流互感器、接地开关、避雷器和带电显示装置。

9.根据权利要求8所述的直流开关设备，其特征在于，所述电缆室具有柜门，其中所述柜门与所述接地开关机械连锁，使得只有在所述接地开关接通的情况下才能打开所述柜门。

10.根据权利要求1所述的直流开关设备，其特征在于，

所述直流开关设备还包括用于对所述换流吸能支路进行放电的放电装置。

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