專利名稱：一種多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高壓直流輸電領(lǐng)域，具體涉及一種多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器。
背景技術(shù)：
在超、特高壓直流輸電工程中，直流斷路器是至關(guān)重要的設(shè)備之一。超、特高壓直流輸電工程電壓等級(jí)高、輸送容量大，因此一旦出現(xiàn)故障，對(duì)直流系統(tǒng)本身和其連接的交流系統(tǒng)都產(chǎn)生重大影響，因此必須及時(shí)切除故障點(diǎn)。直流斷路器動(dòng)作響應(yīng)快，能夠最大限度減小故障持續(xù)時(shí)間，減小故障的對(duì)交/直流輸電系統(tǒng)的沖擊。然而，超、特高壓直流輸電工程電壓等級(jí)不斷提高，開斷電流要求越來越高，輸送容量不斷增大，相應(yīng)地對(duì)直流斷路器的開斷能力要求也不斷提高。傳統(tǒng)的單斷口或雙斷口直流斷路器的開斷能力很難再提高。因此，為了滿足超、特高壓直流輸電工程的需要，本發(fā)明提出一種具有RC阻尼均壓回路的多斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)直流斷路器。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種具有開斷電壓高、開斷電流大、開斷時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器。本發(fā)明的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，該斷路器包括多斷口斷路器、振蕩回路和耗能元件，所述多斷口斷路器包括若干單相斷路器，每個(gè)單相斷路器的斷口通過連接母線依次進(jìn)行串聯(lián)，所述多斷口斷路器分別通過連接母線與振蕩回路和耗能元件相并聯(lián)，每個(gè)單相斷路器的斷口處分別并聯(lián)有一 RC均壓回路。其中，所述振蕩回路包括相互串聯(lián)的電感L和電容C。其中，所述耗能元件采用金屬氧化物避雷器M0V。其中，所述RC均壓回路包括相互串聯(lián)的阻尼電容Cs和阻尼電阻Rs。其中，所述單相斷路器包括滅弧室、支柱絕緣子、操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱和出線板，所述滅弧室通過支柱絕緣子固定于操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱上，所述滅弧室的上、下兩端分別設(shè)有一出線板，所述滅弧室中設(shè)有由動(dòng)、靜觸頭形成的斷口以及與該斷口相并聯(lián)的RC均壓回路，滅弧室中的動(dòng)觸頭與一個(gè)出線板中引出的連接母線的一端進(jìn)行電連接，滅弧室中的靜觸頭與另一出線板中引出的連接母線的一端進(jìn)行電連接，所述動(dòng)觸頭受操作機(jī)構(gòu)箱中的操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)斷口的同步開斷。其中，所述每個(gè)單相斷路器的滅弧室中均填充有用于滅弧的SF6氣體。其中，所述操作機(jī)構(gòu)箱中的操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用永磁機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果是1)本發(fā)明采用若干個(gè)單相斷路器的斷口串聯(lián)構(gòu)成多斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有開斷電壓高，開斷電流大、開斷時(shí)間短等效果，完全可以滿足超、特高壓直流輸電工程的需要；另外，本發(fā)明中的振蕩回路，用于產(chǎn)生振蕩電流；耗能元件，用于在電流分?jǐn)嗪笪站€路能量和限制過電壓；RC阻尼回路，用于改善各單相斷路器的斷口間的均壓。2)本發(fā)明采用六氟化硫氣體滅弧，滅弧能力強(qiáng)；本發(fā)明采用操動(dòng)機(jī)構(gòu)來控制相互串聯(lián)的各單相斷路器同時(shí)開斷，動(dòng)作同步性好。


圖1是本發(fā)明多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器的電路原理圖；圖2是三斷口的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，1-滅弧室，2-支柱絕緣子，3-操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱，4-出線板，5-連接母線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以三個(gè)單相斷路器串聯(lián)構(gòu)成的三相斷路器為例、并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器采用無源型迭加振蕩電流的直流開斷方式，強(qiáng)迫電流產(chǎn)生過零點(diǎn)，并最終達(dá)到電流分?jǐn)嗟哪康?。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該直流斷路器主要由三部分組成①多斷口斷路器；②振蕩回路；③耗能元件，多斷口斷路器分別與振蕩回路和耗能元件相并聯(lián)。本例中的多斷口斷路器可以采用由圖2中的三個(gè)單相斷路器串聯(lián)組成的三相斷路器，其具有開斷電壓高、開斷電流大、開斷時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，完全能夠滿足超、特高壓直流輸電工程的工況需求；該三相斷路器也可以采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的交流三相斷路器，其接線方式更簡單，更為可靠和規(guī)范化。本發(fā)明的三相斷路器中各斷口的作用是在迭加電流過零時(shí)刻實(shí)現(xiàn)電流的分?jǐn)?。如圖2所示，每個(gè)單相斷路器均包括滅弧室1、支柱絕緣子2、操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱3和出線板4，滅弧室1通過支柱絕緣子2固定于操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱3上，滅弧室的上、下兩端分別設(shè)有一出線板4，滅弧室中設(shè)有由動(dòng)、靜觸頭形成的斷口以及與該斷口相并聯(lián)的RC均壓回路，RC均壓回路由相互串聯(lián)的阻尼電容Cs和阻尼電阻Rs構(gòu)成，三個(gè)斷口之間采用RC 阻尼回路進(jìn)行均壓，避免三個(gè)斷口承受不同的過電壓，導(dǎo)致其中某個(gè)斷口承受過電壓數(shù)值太大，引起斷口間電弧重燃或損耗斷口設(shè)備。滅弧室中的動(dòng)觸頭與一個(gè)出線板中引出的連接母線5的一端進(jìn)行電連接，滅弧室中的靜觸頭與另一出線板中引出的連接母線5的一端進(jìn)行電連接，該連接母線的另一端再伸入下一單相斷路器的一個(gè)出線板中并與該單相斷路器的動(dòng)觸頭電連接，如此反復(fù)，即通過連接母線5實(shí)現(xiàn)三個(gè)單相斷路器中各斷口的串聯(lián)，位于最外側(cè)兩個(gè)單相斷路器的出線板4中引出的連接母線5懸空端之間并聯(lián)有振蕩回路和耗能元件，實(shí)現(xiàn)了三相斷路器與振蕩回路、耗能元件相并聯(lián)。每個(gè)單相斷路器的滅弧室1中均填充有SF6氣體進(jìn)行滅弧，使得斷路器具有更強(qiáng)的滅弧能力。每個(gè)單相斷路器中的動(dòng)觸頭受操作機(jī)構(gòu)箱3中的操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)斷口的同步開斷，動(dòng)作同步性好，該操動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用永磁機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。本例中的振蕩回路通常采用由電感L、電容C串聯(lián)構(gòu)成的LC振蕩回路，其用于產(chǎn)生振蕩電流，圖2中R表示該振蕩回路中的等效電阻。本例中的耗能元件一般采用金屬氧化物避雷器M0V，其用于在電流分?jǐn)嗪笪站€路能量和限制過電壓。
直流斷路器分?jǐn)嘀绷麟娏鞯木唧w過程如下①強(qiáng)迫電流過零階段在這個(gè)階段斷口開始分開，斷口兩端產(chǎn)生電弧，電弧電壓加在振蕩回路上，振蕩回路產(chǎn)生正負(fù)增幅振蕩電流，此振蕩電流迭加在斷口的直流電流上，隨著振蕩電流幅值的增加，斷口上迭加電流產(chǎn)生過零點(diǎn)。②斷口介質(zhì)恢復(fù)階段斷口在迭加電流的過零點(diǎn)熄弧，斷口完全分開。③能量吸收階段斷口完全分開后，外電路電流向振蕩回路的電容器充電，當(dāng)振蕩回路電壓達(dá)到金屬氧化物避雷器的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器導(dǎo)通，消耗掉線路電感和振蕩回路電容器存儲(chǔ)的能量，最終實(shí)現(xiàn)直流電流的完全分?jǐn)?。本發(fā)明中多斷口斷路器采用多斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的一個(gè)部分。由于每個(gè)斷口的電弧呈負(fù)阻抗特性，電弧電壓隨電流增大而下降，所以使得振蕩回路產(chǎn)生增幅振蕩電流，迭加到斷口電弧電流上，使直流電流產(chǎn)生過零點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)中采用單斷口結(jié)構(gòu)的直流斷路器，其斷口的電弧電壓相對(duì)較低，分?jǐn)嗄芰^弱，不適合分?jǐn)啻箅娏鳌０l(fā)明人通過試驗(yàn)證明，由于采用本例中的三斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以開斷過程中在每個(gè)斷口上便可以產(chǎn)生較高的電弧電壓，因此振蕩回路振蕩電流幅值增加速度快，斷口的迭加電流過零迅速，開斷大電流更容易，即可以滿足特高壓直流輸電的需要。如果需要更高的電弧電壓要求，可以根據(jù)實(shí)際需求，再增加單相斷路器，形成多斷口斷路器。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，該斷路器包括多斷口斷路器、振蕩回路和耗能元件，其特征在于所述多斷口斷路器包括若干單相斷路器，每個(gè)單相斷路器的斷口通過連接母線(5)依次進(jìn)行串聯(lián)，所述多斷口斷路器分別與振蕩回路和耗能元件相并聯(lián)，每個(gè)單相斷路器的斷口處分別并聯(lián)有一 RC均壓回路。
2.如權(quán)利要求1所述的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，其特征在于所述振蕩回路包括相互串聯(lián)的電感L和電容C。
3.如權(quán)利要求1所述的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，其特征在于所述耗能元件采用金屬氧化物避雷器M0V。
4.如權(quán)利要求1所述的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，其特征在于所述RC均壓回路包括相互串聯(lián)的阻尼電容Cs和阻尼電阻Rs。
5.如權(quán)利要求1所述的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，其特征在于所述單相斷路器包括滅弧室(1)、支柱絕緣子O)、操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱C3)和出線板G)，所述滅弧室(1)通過支柱絕緣子( 固定于操動(dòng)機(jī)構(gòu)箱C3)上，所述滅弧室的上、下兩端分別設(shè)有一出線板，所述滅弧室(1)中設(shè)有由動(dòng)、靜觸頭形成的斷口以及與該斷口相并聯(lián)的RC均壓回路，滅弧室中的動(dòng)觸頭與一個(gè)出線板中引出的連接母線(5)的一端進(jìn)行電連接，滅弧室中的靜觸頭與另一出線板中引出的連接母線(5)的一端進(jìn)行電連接，所述動(dòng)觸頭受操作機(jī)構(gòu)箱(3)中的操動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)斷口的同步開斷。
6.如權(quán)利要求5所述的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，其特征在于所述每個(gè)單相斷路器的滅弧室(1)中均填充有用于滅弧的Si^6氣體。
7.如權(quán)利要求5所述的多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，其特征在于所述操作機(jī)構(gòu)箱 (3)中的操動(dòng)機(jī)構(gòu)采用永磁機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種多斷口串聯(lián)式高壓直流斷路器，該斷路器包括多斷口斷路器、振蕩回路和耗能元件，多斷口斷路器包括若干單相斷路器，每個(gè)單相斷路器的斷口通過連接母線相串聯(lián)，多斷口斷路器分別通過連接母線與振蕩回路和耗能元件相并聯(lián)，每個(gè)單相斷路器的斷口分別并聯(lián)有一RC均壓回路。本發(fā)明采用若干個(gè)單相斷路器的斷口串聯(lián)構(gòu)成多斷口串聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有開斷電壓高，開斷電流大、開斷時(shí)間短等效果，完全可以滿足超、特高壓直流輸電工程的需要；另外，本發(fā)明中的振蕩回路用來產(chǎn)生振蕩電流；耗能元件在電流分?jǐn)嗪笪站€路能量和限制過電壓；RC阻尼回路用來改善各單相斷路器的斷口間的均壓。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102360991SQ201110294660
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者于坤山, 劉智剛, 彭暢, 溫家良, 王秀環(huán), 荊平, 雷林旭, 馬國華 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院