[發(fā)明專(zhuān)利]一種光控真空開(kāi)關(guān)模塊

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910010187.2
• 申請(qǐng)日: 2009-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101477915A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒積巖;廖敏夫;段雄英;王瑛;叢吉遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01H33/66
• 分類(lèi)號(hào): H01H33/66;H01H33/666;H02N6/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心
• 代理人: 梅洪玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力高壓開(kāi)關(guān)領(lǐng)域，涉及一種可實(shí)用化的光控真空開(kāi)關(guān)模塊技術(shù)，用于組成模塊式高壓真空開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)

目前，高壓開(kāi)關(guān)領(lǐng)域有兩種新型高參數(shù)開(kāi)關(guān)，真空開(kāi)關(guān)和SF6開(kāi)關(guān)。SF6開(kāi)關(guān)絕緣性能好，但其泄露的廢氣對(duì)人體有害，并有溫室效應(yīng)。真空開(kāi)關(guān)性能最好，但是在大于35kV的高電壓等級(jí)應(yīng)用中，長(zhǎng)真空間隙的絕緣有難以克服的困難。應(yīng)用多斷口串聯(lián)在操動(dòng)機(jī)構(gòu)方面有問(wèn)題：現(xiàn)有的高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)均位于地電位，與滅弧室之間的絕緣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其超高壓、多斷口時(shí)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本也更高。此外，現(xiàn)有高壓開(kāi)關(guān)操動(dòng)機(jī)構(gòu)也難于由電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題提供一種光電控制的、具有高電位操動(dòng)機(jī)構(gòu)的真空開(kāi)關(guān)模塊技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)一種可與電子控制系統(tǒng)直接接口的模塊化72.5kV以上高電壓真空開(kāi)關(guān)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

該光控真空開(kāi)關(guān)模塊主要由端蓋法蘭、真空滅弧室、環(huán)氧絕緣筒、滾動(dòng)連接部件、感應(yīng)電源線圈、蝶形彈簧、操動(dòng)機(jī)構(gòu)、硅橡膠絕緣外套、蓄電池、電源管理板、電容器和控制段鋁箱組成。光控真空開(kāi)關(guān)模塊的操動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空滅弧室等電位直接相連；操動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)蝶形彈簧直接與真空滅弧室的動(dòng)導(dǎo)電桿相連；滾動(dòng)連接部件與真空滅弧室的動(dòng)導(dǎo)電桿相連；從負(fù)荷電流中獲取電能的感應(yīng)電源線圈與電源管理板相連；電源管理板控制蓄電池為電容器充電，由光電器件控制電容器為操動(dòng)機(jī)構(gòu)勵(lì)磁；光控真空開(kāi)關(guān)模塊通過(guò)端蓋法蘭和控制段鋁箱與電力系統(tǒng)連接；硅橡膠絕緣外套包裹環(huán)氧絕緣筒，環(huán)氧絕緣筒與端蓋法蘭、控制段鋁箱相連。

該光控真空開(kāi)關(guān)模塊是在現(xiàn)有的真空開(kāi)關(guān)和光電技術(shù)的基礎(chǔ)上組成的，其操動(dòng)機(jī)構(gòu)與真空滅弧室等電位直接相連，取消一般真空開(kāi)關(guān)與操動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的絕緣拉桿；由光電器件控制的蓄電池和電容器為操動(dòng)機(jī)構(gòu)勵(lì)磁，感應(yīng)電源線圈直接從負(fù)荷電流中獲取電能補(bǔ)充蓄電池和電容器所需能量，并通過(guò)光纖在低電位端控制操動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，操動(dòng)真空滅弧室完成系統(tǒng)電流的接通與分?jǐn)唷？梢愿鶕?jù)電壓等級(jí)串聯(lián)一定數(shù)量的這種光控真空開(kāi)關(guān)模塊組成高電壓等級(jí)的真空開(kāi)關(guān)，取代目前有溫室效應(yīng)的SF6氣體高壓開(kāi)關(guān)，光纖控制信號(hào)可直接由電力系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制。

本發(fā)明的有益效果是簡(jiǎn)化電力高壓開(kāi)關(guān)的絕緣結(jié)構(gòu)，在高電壓等級(jí)中應(yīng)用先進(jìn)的真空開(kāi)關(guān)技術(shù)取代目前有溫室效應(yīng)的SF6開(kāi)關(guān)。由于采用自具型電源，在模塊內(nèi)部解決操動(dòng)能源問(wèn)題并由光信號(hào)控制，免除操動(dòng)機(jī)構(gòu)與開(kāi)關(guān)本體的絕緣困難，并使傳輸?shù)男盘?hào)可直接連到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，解決了常規(guī)高壓開(kāi)關(guān)在絕緣和控制方面的不足。開(kāi)關(guān)模塊作為智能化高壓開(kāi)關(guān)的基本單元，可滿足系統(tǒng)對(duì)它們?cè)趨?shù)和絕緣方面的要求。該技術(shù)涉及的模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工業(yè)實(shí)現(xiàn)方便，運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)，并不受外界環(huán)境干擾，通過(guò)模塊的串聯(lián)和控制信號(hào)的同步觸發(fā)，可實(shí)現(xiàn)72.5kV以上電壓等級(jí)高壓真空開(kāi)關(guān)。

附圖說(shuō)明

圖1是光控真空開(kāi)關(guān)模塊的典型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1端蓋法蘭；2真空滅弧室；3環(huán)氧絕緣筒；4滾動(dòng)連接部件；

5感應(yīng)電源線圈；6蝶形彈簧；7操動(dòng)機(jī)構(gòu)；8硅橡膠絕緣外套；

9蓄電池；10電源管理板；11電容器；12控制段鋁箱。

圖2是光控真空開(kāi)關(guān)模塊的電路框圖。

圖中：13機(jī)構(gòu)勵(lì)磁線圈；14光控電力電子開(kāi)關(guān)；15控制信號(hào)輸入光纜接口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施例。

帶鐵心感應(yīng)電源線圈5感應(yīng)出的二次電流送入寬范圍AC/DC電源管理板10和蓄電池9；感應(yīng)電源線圈5、電源管理板10和蓄電池9為通用器件且依次連接成自具型電源，為電容器11充電；操動(dòng)機(jī)構(gòu)7為永磁機(jī)構(gòu)，其機(jī)構(gòu)勵(lì)磁線圈13通以不同方向的電流時(shí)，可以完成機(jī)構(gòu)的合分閘操作；控制信號(hào)由輸入光接口15連到光控電力電子開(kāi)關(guān)14，使電容器11中的電能釋放到機(jī)構(gòu)勵(lì)磁線圈13中，完成真空滅弧室的操動(dòng)。

參照?qǐng)D1，當(dāng)高壓電流從上端蓋法蘭1經(jīng)過(guò)真空滅弧室2、感應(yīng)電源線圈5到控制段鋁箱12時(shí)，感應(yīng)電源線圈5中感應(yīng)出二次電流，經(jīng)電源管理板10為蓄電池9進(jìn)行浮充電；操動(dòng)機(jī)構(gòu)7直接與真空滅弧室2的動(dòng)導(dǎo)電桿相連；外來(lái)動(dòng)作信號(hào)由控制信號(hào)輸入光纜接口15導(dǎo)入光控電力電子開(kāi)關(guān)14，使電容器11中的電能釋放到機(jī)構(gòu)勵(lì)磁線圈13中，完成真空滅弧室的操動(dòng)。環(huán)氧絕緣筒3和硅橡膠絕緣外套8用于保證滅弧室處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)的斷口外絕緣。

在光控真空開(kāi)關(guān)模塊的10％至120％額定電流范圍內(nèi)，帶鐵心的感應(yīng)電源線圈5感應(yīng)出的二次電流送入寬范圍AC/DC電源管理板10為長(zhǎng)壽命、免維護(hù)蓄電池9進(jìn)行浮充電；當(dāng)發(fā)生過(guò)載或短路電流使蓄電池的充電電壓超出預(yù)定范圍時(shí)，電源管理板10將停止對(duì)蓄電池9的充電。操動(dòng)機(jī)構(gòu)7通過(guò)蝶形彈簧6直接與真空滅弧室2的動(dòng)導(dǎo)電桿相連，滾動(dòng)連接部件4完成動(dòng)導(dǎo)電桿與外部的電通路，省去常規(guī)高壓開(kāi)關(guān)中尺寸比較大的軟連接、絕緣子和觸頭彈簧；地電位端通過(guò)光纜傳輸過(guò)來(lái)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作信號(hào)經(jīng)控制信號(hào)輸入光纜接口15導(dǎo)入光控電力電子開(kāi)關(guān)14，控制電容器11中的電能在規(guī)定的時(shí)刻釋放到機(jī)構(gòu)勵(lì)磁線圈13中，完成真空滅弧室2的操動(dòng)。環(huán)氧絕緣筒3作為真空滅弧室2的主受力支撐部件，硅橡膠絕緣外套8保證各種外部環(huán)境下的絕緣，環(huán)氧絕緣筒3與真空滅弧室2之間充以絕緣介質(zhì)，保證滅弧室處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)的斷口絕緣。