一種高壓隔離開關(guān)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓開關(guān)電器領(lǐng)域，具體涉及一種高壓隔離開關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在負(fù)荷日益增加、土地資源越來越緊張的情況下，大容量變電站已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。因此，對(duì)GIS就提出了更高的要求，GIS產(chǎn)品在各個(gè)電壓等級(jí)向大容量、小型化方向發(fā)展。為滿足電網(wǎng)快速增長(zhǎng)的負(fù)荷需求，適應(yīng)大容量電能的要求，超高壓550kV GIS產(chǎn)品額定電流由常規(guī)的4000A增大到6300A。隔離開關(guān)作為GIS的關(guān)鍵組成部件，其作用包括:(1 )、分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢修的設(shè)備或線路與電源用一個(gè)明顯斷開點(diǎn)隔開，以保證檢修人員和設(shè)備的安全；(2)、在更換主母線時(shí)可開合切換母線轉(zhuǎn)移電流；(3)、運(yùn)行時(shí)承載額定電流和短時(shí)線路故障電流。
[0003]現(xiàn)有的隔離開關(guān)由動(dòng)觸頭、靜觸頭組成，不帶滅弧裝置，觸頭的材料采用耐電弧燒蝕的合金。隔離開關(guān)在開合母線轉(zhuǎn)換電流時(shí)，需要開合一定的環(huán)路負(fù)荷電流。隔離開關(guān)能使停電工作的設(shè)備與帶電部分可靠隔離，但由于沒有滅弧裝置，所以只能開斷小電流的特定電路。由于隔離開關(guān)開合性能受到開斷容量的限制，如果開合負(fù)荷過重，會(huì)大大縮短隔離開關(guān)的使用壽命。隔離開關(guān)對(duì)于開斷小的母線轉(zhuǎn)換電流是可行的，但是在開斷大的母線轉(zhuǎn)換電流時(shí)，會(huì)出現(xiàn)熄弧能力太弱，不能將電弧可靠熄滅而導(dǎo)致觸頭和屏蔽罩燒蝕嚴(yán)重，從而降低斷口間的絕緣能力而導(dǎo)致?lián)舸罱K導(dǎo)致開斷失敗。
[0004]大電流隔離開關(guān)設(shè)計(jì)中需考慮以下兩點(diǎn):
動(dòng)觸頭的溫升。從隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)本身來講，動(dòng)觸頭附近是溫升最高的地方，原因是動(dòng)觸頭直徑最小，且兩端的固定側(cè)屬于不易散熱結(jié)構(gòu)。
[0005]環(huán)流開斷性能。額定電流增大，環(huán)流也相應(yīng)增大，常規(guī)的開斷方法是不容易實(shí)現(xiàn)開斷的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種高壓隔離開關(guān)，以解決現(xiàn)有隔離開關(guān)開斷母線轉(zhuǎn)換電流能力弱、觸頭燒蝕嚴(yán)重的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明中高壓隔離開關(guān)的技術(shù)方案如下:一種高壓隔離開關(guān)，包括動(dòng)弧觸頭、靜弧觸頭，其特征在于:所述動(dòng)弧觸頭和/或靜弧觸頭上繞設(shè)有用于在分閘時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的消弧線圈。
[0008]所述消弧線圈設(shè)置在動(dòng)弧觸頭上。
[0009]所述消弧線圈繞動(dòng)弧觸頭的軸線均勻纏繞在所述動(dòng)弧觸頭的外周壁上。
[0010]所述消弧線圈包括銅線及包覆在所述銅線上的耐高熱收縮管組成。
[0011 ] 所述銅線在所述動(dòng)弧觸頭上單層卷繞。
[0012]所述高壓隔離開關(guān)還包括動(dòng)觸頭，所述動(dòng)弧觸頭通過螺栓固定連接在動(dòng)觸頭上，所述消弧線圈處于動(dòng)弧觸頭與動(dòng)觸頭之間形成的環(huán)形間隙內(nèi)。
[0013]本發(fā)明的有益效果:在隔離開關(guān)開斷母線轉(zhuǎn)換電流的過程中，消弧線圈和動(dòng)弧觸頭或靜弧觸頭之間產(chǎn)生電弧，電弧電流進(jìn)入消弧線圈形成磁場(chǎng)。電弧在磁場(chǎng)的作用下開始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被冷卻，電弧被拉長(zhǎng)，最后電弧在電流過零點(diǎn)時(shí)安全熄滅。本發(fā)明隔離開關(guān)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，提高了隔離開關(guān)開斷母線轉(zhuǎn)換電流的能力，減小了觸頭被電弧燒蝕的程度。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明高壓隔離開關(guān)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中的局部示意圖；
圖3是本發(fā)明高壓隔離開關(guān)中的消弧線圈的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是線圈數(shù)與磁束密度之間的關(guān)系曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明一種高壓隔離開關(guān)的實(shí)施例:如圖1-4所示，高壓隔離開關(guān)包括動(dòng)觸頭、動(dòng)弧觸頭、靜觸頭1、靜弧觸頭。靜弧觸頭通過螺栓連接在靜觸頭上，靜觸頭外側(cè)設(shè)有屏蔽8。動(dòng)弧觸頭通過螺栓固定連接在動(dòng)觸頭上，動(dòng)觸頭3通過絕緣拉桿與外部操作機(jī)構(gòu)9相連。動(dòng)弧觸頭上繞設(shè)有用于在分閘時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的消弧線圈。消弧線圈繞動(dòng)弧觸頭的軸線均勻纏繞在動(dòng)弧觸頭的外周壁上。消弧線圈包括耐高熱的金屬材料及包覆在金屬材料上的耐高熱收縮管組成。在本實(shí)施例中，金屬材料為平角銅線。平角銅線有很高的通流能力，減小了消弧線圈所需的空間。消弧線圈處于動(dòng)弧觸頭與動(dòng)觸頭之間形成的環(huán)形間隙內(nèi)，不影響隔離開關(guān)內(nèi)的電場(chǎng)。
[0016]如圖1所示，超高壓用磁旋弧大電流隔離開關(guān)為合閘狀態(tài)，分閘時(shí)在動(dòng)觸頭3和靜觸頭1間切斷環(huán)形電流，在動(dòng)弧觸頭4和靜弧觸頭2間應(yīng)用磁場(chǎng)消弧方式的構(gòu)造如圖2所示。分閘過程中，外部操作機(jī)構(gòu)輸出的驅(qū)動(dòng)力通過絕緣拉桿作用到動(dòng)觸頭3，使動(dòng)觸頭3與靜觸頭1斷開，由于通流觸頭的接觸行程小于弧觸頭的接觸行程，所以在動(dòng)觸頭3與靜觸頭1斷開后，動(dòng)弧觸頭4與靜弧觸頭2開始斷開，同時(shí)在動(dòng)弧觸頭4與靜弧觸頭2之間產(chǎn)生電弧6，電弧6電流流向動(dòng)弧觸頭4上安裝的消弧線圈5。至此，在動(dòng)弧觸頭4與靜弧觸頭2之間產(chǎn)生電磁場(chǎng)，磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力作用于電弧6，使電弧6在電極間高速旋轉(zhuǎn)，達(dá)到冷卻電弧的作用。此時(shí)，動(dòng)弧觸頭4與靜弧觸頭2繼續(xù)分離，當(dāng)回路電流過零點(diǎn)時(shí)電弧6自然熄滅。
[0017]在電弧6產(chǎn)生后，消弧線圈5產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用于電弧6，使電弧6 —直處在動(dòng)態(tài)，對(duì)電弧起到了冷卻作用，使得電弧觸頭的燒傷明顯減輕，從而保證了隔離開關(guān)的絕緣性能。
[0018]本發(fā)明的特點(diǎn)是在磁場(chǎng)中電弧驅(qū)動(dòng)力會(huì)隨著電弧電流的增加而變大，適用于大電流領(lǐng)域環(huán)形電流的開合。在消弧線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用下，電弧的紊亂較少，弧觸頭熱融化分解后的金屬微粒子也幾乎沒有。由此可知，電弧被驅(qū)動(dòng)后得到冷卻，電弧電壓上升，更容易被熄滅。縮短了燃弧時(shí)間，增加了隔離開關(guān)的電壽命。
[0019]消弧線圈產(chǎn)生的電弧驅(qū)動(dòng)力還與線圈的卷數(shù)有關(guān)，雖然可以加大和電弧垂直相交的磁束密度，但電流是一定的，還需增加線圈的卷數(shù)和進(jìn)行有效的配置。由于可動(dòng)側(cè)電弧觸頭的空間限制，線圈不能疊加卷線，而是單層卷線，線圈卷數(shù)增加就會(huì)使線圈離電極端部越來越遠(yuǎn)。這樣就增加了動(dòng)觸頭的長(zhǎng)度，同時(shí)線圈距電弧越遠(yuǎn)滅弧效果越差。如圖4所示，磁束密度并沒有按線圈卷數(shù)的增加正比例增大，而是呈現(xiàn)一種飽和的趨勢(shì)，當(dāng)線圈卷數(shù)增加到一定數(shù)量數(shù)，對(duì)磁束密度的影響就沒什么效果了。經(jīng)過理論計(jì)算及試驗(yàn)驗(yàn)證，得到可產(chǎn)生最佳滅弧效果的線圈卷數(shù)。
[0020]本發(fā)明的滅弧室結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于HGIS的隔離開關(guān)中。由于本結(jié)構(gòu)在電弧電流較大時(shí)開斷性能有明顯改善，比較適合于在大的額定電流下開斷環(huán)形電流。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在大的額定電流6300A時(shí)開斷環(huán)形電流的能力，在80%額定電流(5040A)下，開合母線轉(zhuǎn)移電壓400V，次數(shù)100次。
[0021]隔離開關(guān)溫升最高的地方為動(dòng)觸頭，原因?yàn)閯?dòng)觸頭直徑小，且兩端的固定側(cè)屬不易散熱結(jié)構(gòu)。為滿足6300A的通流能力，增大了動(dòng)觸頭的外徑，由Φ 106mm改為Φ 156mm，同時(shí)隔離開關(guān)筒體直徑也相應(yīng)增大，由Φ710_改為Φ770_，增加了隔離開關(guān)整體的散熱空間。解決了通過6300Α大電流時(shí)溫升過高的問題。
[0022]在其它實(shí)施例中，消弧線圈可以設(shè)置在靜弧觸頭上，銅線繞在靜弧觸頭的外周上；也可在靜弧觸頭和動(dòng)弧觸頭上均設(shè)置上述的消弧線圈。線圈的銅線可以采用平角銅線，也可采用圓銅線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高壓隔離開關(guān)，包括動(dòng)弧觸頭、靜弧觸頭，其特征在于:所述動(dòng)弧觸頭和/或靜弧觸頭上繞設(shè)有用于在分閘時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的消弧線圈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓隔離開關(guān)，其特征在于:所述消弧線圈設(shè)置在動(dòng)弧觸頭上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓隔離開關(guān)，其特征在于:所述消弧線圈繞動(dòng)弧觸頭的軸線均勻纏繞在所述動(dòng)弧觸頭的外周壁上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓隔離開關(guān)，其特征在于:所述消弧線圈包括銅線及包覆在所述銅線上的耐高熱收縮管組成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓隔離開關(guān)，其特征在于:所述銅線在所述動(dòng)弧觸頭上單層卷繞。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的高壓隔離開關(guān)，其特征在于:所述高壓隔離開關(guān)還包括動(dòng)觸頭，所述動(dòng)弧觸頭通過螺栓固定連接在動(dòng)觸頭上，所述消弧線圈處于動(dòng)弧觸頭與動(dòng)觸頭之間形成的環(huán)形間隙內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓隔離開關(guān)，高壓隔離開關(guān)包括動(dòng)弧觸頭、靜弧觸頭，動(dòng)弧觸頭和/或靜弧觸頭上繞設(shè)有用于在分閘時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)的消弧線圈。在隔離開關(guān)開斷母線轉(zhuǎn)換電流的過程中，消弧線圈和動(dòng)弧觸頭或靜弧觸頭之間產(chǎn)生電弧，電弧電流進(jìn)入消弧線圈形成磁場(chǎng)。電弧在磁場(chǎng)的作用下開始旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)被冷卻，電弧被拉長(zhǎng)，最后電弧在電流過零點(diǎn)時(shí)安全熄滅。本發(fā)明隔離開關(guān)提高了隔離開關(guān)開斷母線轉(zhuǎn)換電流的能力，減小了觸頭被電弧燒蝕的程度。
【IPC分類】H01H33/18
【公開號(hào)】CN105428138
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510805724
【發(fā)明人】高延峰, 趙文強(qiáng), 王振, 劉彥軍, 張書琴, 呂尋浩, 柳少楓, 劉帥, 孫丹丹, 李耀文
【申請(qǐng)人】河南平芝高壓開關(guān)有限公司, 平高集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月20日