專利名稱：抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
全封閉組合電器(Gas Insulate Switchgear,簡稱GIS)中的隔離開關(guān)在切合空載短母線的操作過程中，由于隔離開關(guān)觸頭間的多次擊穿和行波在GIS內(nèi)部的傳播、反射和疊加，會產(chǎn)生特快速暫態(tài)過電壓(Very Fast Transient Overvoltage,簡稱VFTO)。VFTO的振蕩頻率可高至上百兆赫茲，波頭上升時(shí)間可短至幾個(gè)納秒，振蕩幅值理論上最高可達(dá)3pu。隨著我國電網(wǎng)電壓等級的不斷提高，VFTO對一次電力設(shè)備(尤其是變壓器等繞組型設(shè)備)絕緣的威脅和變電站中二次設(shè)備的電磁干擾也越來越嚴(yán)重。工程上急需VFTO的有效抑制措施。VFTO對設(shè)備絕緣危害主要源于兩個(gè)方面，一是過電壓幅值，另一是波形上升沿陡度。其中波形上升沿陡度是造成VFTO作用下變壓器繞組間電壓分布不均勻的主要原因。因此，抑制VFT0，除了抑制其幅值，更重要的是抑制其陡度。目前，現(xiàn)有的VFTO抑制方式主要有:在隔離開關(guān)內(nèi)部加裝并聯(lián)電阻，在變電站適當(dāng)位置加裝避雷器等。加裝并聯(lián)電阻雖可顯著降低VFTO的水平，但是，也增加了開關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對操作機(jī)構(gòu)的要求，也增加了設(shè)備的故障率，同時(shí)開關(guān)設(shè)備的制造成本也將大幅增加。在隔離開關(guān)中加裝并聯(lián)電阻，會使得隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需要操動機(jī)構(gòu)配合操作。高壓電阻本身也是一個(gè)故障率較高的元件，已被現(xiàn)場應(yīng)用所證明。這種方式具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、可靠性低的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中VFTO抑制方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、可靠性低的缺點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，固定在全封閉組合電器的中心導(dǎo)體上，高頻磁環(huán)裝置包括:絕緣套筒，套設(shè)在中心導(dǎo)體上；多個(gè)磁環(huán)組，并列套設(shè)在絕緣套筒的外壁上；絕緣件，設(shè)置在相鄰的兩個(gè)磁環(huán)組之間。進(jìn)一步地，高頻磁環(huán)裝置還包括屏蔽罩，屏蔽罩安裝在中心導(dǎo)體上并且罩設(shè)在多個(gè)磁環(huán)組的外側(cè)。進(jìn)一步地，絕緣件為設(shè)置在磁環(huán)組側(cè)面上的熱縮管，或者絕緣件為在磁環(huán)組側(cè)面上由環(huán)氧樹脂澆注形成的絕緣體。進(jìn)一步地，每個(gè)磁環(huán)組包括多個(gè)磁環(huán)。進(jìn)一步地，每個(gè)磁環(huán)組包括一個(gè)磁環(huán)。進(jìn)一步地，絕緣套筒位于多個(gè)磁環(huán)組的兩端處設(shè)置定位法蘭，定位法蘭的外徑大于磁環(huán)組的內(nèi)徑。進(jìn)一步地，屏蔽罩為 金屬筒體。
進(jìn)一步地，中心導(dǎo)體為空心管或?qū)嵭膱A柱體結(jié)構(gòu)。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置固定在全封閉組合電器的中心導(dǎo)體上，高頻磁環(huán)裝置包括:絕緣套筒，套設(shè)在中心導(dǎo)體上；多個(gè)磁環(huán)組，并列套設(shè)在絕緣套筒的外壁上；絕緣件，設(shè)置在相鄰的兩個(gè)磁環(huán)組之間。磁環(huán)組套在中心導(dǎo)體上，改變了其所在線段的波阻抗，增加了電感和渦流。VFTO行波傳播至磁環(huán)組處時(shí)會產(chǎn)生折反射，經(jīng)過磁環(huán)組部分的行波的陡度會因磁環(huán)組電感的作用而降低，幅值會因磁環(huán)渦流作用而降低。從而磁環(huán)組總體上改變了 VFTO行波的折反射和疊加過程，同時(shí)也消耗了行波的能量，降低了行波波頭幅值和陡度，從而減小了 VFT0。絕緣套筒保證了磁環(huán)組與中心導(dǎo)體之間絕緣。通過采用高頻磁環(huán)抑制VFTO的高頻磁環(huán)裝置自身結(jié)構(gòu)簡單，并且無動作部件等操作機(jī)構(gòu)的要求，增加了高頻磁環(huán)裝置的可靠性，并且材料選擇和結(jié)構(gòu)上經(jīng)濟(jì)性好。


構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1示出了本發(fā)明的抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。上述附圖中具有以下附圖標(biāo)記:10、中心導(dǎo)體；20、絕緣套筒；21、定位法蘭；30、磁環(huán)組；31、磁環(huán)；40、絕緣件；50、
屏蔽罩。
具體實(shí)施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下， 本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置的實(shí)施例，具體參見圖1，本實(shí)施例的高頻磁環(huán)裝置固定在全封閉組合電器的中心導(dǎo)體10上，高頻磁環(huán)裝置包括絕緣套筒20、多個(gè)磁環(huán)組30和絕緣件40，絕緣套筒20套設(shè)在中心導(dǎo)體10上，多個(gè)磁環(huán)組30并列套設(shè)在絕緣套筒20的外壁上，絕緣件40設(shè)置在相鄰的兩個(gè)磁環(huán)組30之間。整個(gè)高頻磁環(huán)裝置通過絕緣套筒20套裝并固定在GIS設(shè)備的中心導(dǎo)體10上。磁環(huán)組由軟磁材料制成，為圓筒形結(jié)構(gòu)，材料可以是鐵氧體、非晶等。絕緣件和絕緣套筒由耐高溫的高強(qiáng)度絕緣材料制成，可以是聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂等，絕緣套筒還可以選擇高強(qiáng)度熱縮管。磁環(huán)組套在中心導(dǎo)體上，改變了其所在線段的波阻抗，增加了電感和渦流。VFTO行波傳播至磁環(huán)組處時(shí)會產(chǎn)生折反射，經(jīng)過磁環(huán)組部分的行波的陡度會因磁環(huán)組電感的作用而降低，幅值會因磁環(huán)渦流作用而降低。從而磁環(huán)組總體上改變了 VFTO行波的折反射和疊加過程，同時(shí)也消耗了行波的能量，降低了行波波頭幅值和陡度，從而減小了 VFT0。絕緣套筒保證了磁環(huán)組與中心導(dǎo)體之間絕緣。通過采用高頻磁環(huán)抑制VFTO的高頻磁環(huán)裝置自身結(jié)構(gòu)簡單，并且無動作部件等操作機(jī)構(gòu)的要求，增加了高頻磁環(huán)裝置的可靠性，并且材料選擇和結(jié)構(gòu)上經(jīng)濟(jì)性好。本實(shí)施例進(jìn)一步優(yōu)選地，高頻磁環(huán)裝置還包括屏蔽罩50，屏蔽罩50安裝在中心導(dǎo)體10上并且罩設(shè)在多個(gè)磁環(huán)組30的外側(cè)。屏蔽罩由軸對稱的金屬筒體構(gòu)成，并通過螺栓固定于GIS中心導(dǎo)電桿上。所用金屬可以為銅、鋁、不銹鋼等。屏蔽罩作用為:改善磁環(huán)表面的電場分布，避免局部場強(qiáng)過高而產(chǎn)生局部放電，同時(shí)也具有承接磁環(huán)在使用中損壞后掉落的碎渣或碎塊的作用，防止其掉落在GIS外壁內(nèi)側(cè)而形成局部絕緣隱患。本實(shí)施例的絕緣件40為在磁環(huán)組30側(cè)面上由環(huán)氧樹脂澆注形成。在一種未示出的實(shí)施例中，絕緣件40為設(shè)置在磁環(huán)組30側(cè)面上的熱縮管。每個(gè)磁環(huán)組30包括I個(gè)磁環(huán)31，即相鄰的兩個(gè)磁環(huán)31之間設(shè)置有絕緣件40。本實(shí)施例中的磁環(huán)組中的磁環(huán)31之間設(shè)置有絕緣件，需要說明的是，在未示出的一種實(shí)施例中，多個(gè)磁環(huán)31之間相互貼合，并且磁環(huán)之間不具有絕緣件，即多個(gè)磁環(huán)31之間設(shè)置有絕緣件40，并且同樣可以達(dá)到磁環(huán)組抑制的作用。絕緣套筒20位于多個(gè) 磁環(huán)組30的兩端處設(shè)置定位法蘭21，定位法蘭21的外徑大于磁環(huán)組30的內(nèi)徑。磁環(huán)和絕緣件的安裝和配合可以采用以下幾種(但不限于這幾種)方式實(shí)現(xiàn):方式1:本方式中的絕緣件為絕緣墊片，首先將一個(gè)定位法蘭固定于GIS設(shè)備的中心導(dǎo)體上，然后在中心導(dǎo)體上套裝絕緣套筒，然后依次間隔放置磁環(huán)、絕緣墊片、磁環(huán)、絕緣墊片，直至全部磁環(huán)和絕緣墊片放置完畢，在絕緣套筒的另外一端安裝定位法蘭，將整個(gè)磁環(huán)串相互壓緊，并將整個(gè)裝置牢靠固定于GIS中心導(dǎo)體之上。方式2:首先將一個(gè)定位法蘭固定于GIS設(shè)備的中心導(dǎo)體上，然后在中心導(dǎo)體上套裝絕緣套筒，然后在指定位置間隔均勻地放置磁環(huán)(即磁環(huán)之間保持相同間隙)，然后在絕緣套筒的另外一端安裝定位法蘭，并將整個(gè)裝置牢靠固定于GIS中心導(dǎo)體之上。然后通過澆注的方法在各個(gè)磁環(huán)之間填充絕緣材料(如環(huán)氧樹脂)，其最終凝固形狀為與磁環(huán)和中心導(dǎo)體同軸的圓筒形絕緣件，本方式可使磁環(huán)和絕緣材料充分接觸，絕緣件更加牢固。方式3:與方式I相似，但磁環(huán)之間不加絕緣而是相互直接緊密接觸。磁環(huán)表面通過熱縮管或環(huán)氧澆注形成與磁環(huán)緊密接觸的絕緣件。方式4:與方式2相似，但在環(huán)氧樹脂澆注時(shí)同時(shí)在磁環(huán)表面形成絕緣件。方式5:與方式I相似，組內(nèi)磁環(huán)間緊密接觸并不相互絕緣。磁環(huán)組與磁環(huán)組之間采用方式I的絕緣墊圈或方式2的環(huán)氧澆注相互絕緣。磁環(huán)組表面通過熱縮管或環(huán)氧澆注形成與磁環(huán)組緊密接觸的絕緣件。屏蔽罩的安裝可以采用以下幾種(但不限于這幾種)方式實(shí)現(xiàn):方式1:單端固定的單一屏蔽罩。適用于較短磁環(huán)組的情況。固定端應(yīng)為屏蔽罩遠(yuǎn)離隔離開關(guān)斷口一側(cè)。將固定端改在屏蔽罩的左端或右端即可，如果隔離開關(guān)斷口位于磁環(huán)部分的左側(cè)，則固定端選在磁環(huán)串的右側(cè)。方式2:中間固定的單一屏蔽罩。適用于中等長度磁環(huán)組的情況。方式3:單端固定的多個(gè)屏蔽罩。適用于較長磁環(huán)組的情況。固定端應(yīng)為屏蔽罩遠(yuǎn)離隔離開關(guān)斷口一側(cè)；或者靠近隔離開關(guān)斷口的一半屏蔽罩的固定端為其遠(yuǎn)離斷口的一偵牝遠(yuǎn)離斷口的一半的固定端為其靠近斷口的一側(cè)。方式4:中間固定的多個(gè)屏蔽罩。適用于較長磁環(huán)組的情況。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:
1.通過采用高頻磁環(huán)抑制VFTO自身結(jié)構(gòu)簡單，并且無動作部件等操作機(jī)構(gòu)的要求，增加了高頻磁環(huán)裝置的可靠性，并且材料選擇和結(jié)構(gòu)上經(jīng)濟(jì)性好。2.通過加強(qiáng)磁環(huán)之間絕緣以及磁環(huán)組表面絕緣的方法避免VFTO作用下磁環(huán)表面產(chǎn)生沿面放電而削弱抑制效果的情況。3.屏蔽罩可以改善磁環(huán)外表面及附近電場的分布，改善GIS內(nèi)部空間的電場分布，避免高頻磁環(huán)邊緣出現(xiàn)強(qiáng)電場區(qū)域，避免GIS內(nèi)部出現(xiàn)強(qiáng)電場區(qū)域，避免因局部電場強(qiáng)度過高而造成的異常放電或絕緣故障?？梢员ＷC安裝有抑制VFTO的高頻磁環(huán)裝置的GIS設(shè)備的正常運(yùn)行。屏蔽罩還可以避免屏蔽罩懸空端和中心導(dǎo)體之間產(chǎn)生放電，使得VFTO對應(yīng)的行波電流始終在GIS中心導(dǎo)體內(nèi)通過，以充分發(fā)揮磁環(huán)的抑制作用。同時(shí)，屏蔽罩還具有收集磁環(huán)裝置脫落粉末和碎塊的作用，確保GIS設(shè)備的正常運(yùn)行。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換 、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，固定在全封閉組合電器的中心導(dǎo)體(10)上，其特征在于，所述高頻磁環(huán)裝置包括: 絕緣套筒(20)，套設(shè)在所述中心導(dǎo)體(10)上； 多個(gè)磁環(huán)組(30)，并列套設(shè)在所述絕緣套筒(20)的外壁上； 絕緣件(40 )，設(shè)置在相鄰的兩個(gè)所述磁環(huán)組(30 )之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述高頻磁環(huán)裝置還包括屏蔽罩(50)，所述屏蔽罩(50)安裝在所述中心導(dǎo)體(10)上并且罩設(shè)在所述多個(gè)磁環(huán)組(30)的外側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述絕緣件(40)為設(shè)置在所述磁環(huán)組(30)側(cè)面上的熱縮管，或者所述絕緣件(40)為在所述磁環(huán)組(30)側(cè)面上由環(huán)氧樹脂澆注形成的絕緣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，每個(gè)所述磁環(huán)組(30)包括多個(gè)磁環(huán)(31)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，每個(gè)所述磁環(huán)組(30)包括一個(gè)磁環(huán)(31)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述絕緣套筒(20)位于所述多個(gè)磁環(huán)組(30)的兩端處設(shè)置定位法蘭(21)，所述定位法蘭(21)的外徑大于所述磁環(huán)組(30)的內(nèi)徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述屏蔽罩(50)為金屬筒體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述中心導(dǎo)體(10)為空心管或?qū)嵭膱A柱體結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，固定在全封閉組合電器的中心導(dǎo)體上，高頻磁環(huán)裝置包括絕緣套筒，套設(shè)在中心導(dǎo)體上；多個(gè)磁環(huán)組，并列套設(shè)在絕緣套筒的外壁上；絕緣件，設(shè)置在相鄰的兩個(gè)磁環(huán)組之間。本發(fā)明有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中VFTO抑制方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、可靠性低的缺點(diǎn)。
文檔編號H02H9/04GK103236684SQ201310134269
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 陳維江, 關(guān)永剛, 戴敏, 岳功昌, 李心一, 穆雙錄 申請人:清華大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 西安西電開關(guān)電氣有限公司