[實用新型]超快速真空開關裝置

有效

• 申請號: 201520321628.1
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN204632662U
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 方春恩;余建華;李偉;李濤;任曉
• 申請（專利權）人: 成都恒科瑞恩智能電氣科技有限公司
• 主分類號: H01H33/666
• 分類號: H01H33/666;H01H33/52
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本實用新型涉及電力系統高壓開關領域，具體為超快速真空開關裝置。

背景技術

隨著全球能源短缺和環境污染問題的日趨嚴重，可再生能源的利用和開發受到了世界各國的重視，特別是風電在未來能源供給中的比例將逐步增加。但由于風電出力的間隙性、不確定性和電力系統的消納能力等問題，風電的有效利用率并不高。基于常規直流及柔性直流的多端直流輸電系統和直流電網技術是解決新能源并網和消納問題的有效技術方案之一。

然而，由于直流系統的阻抗較小，相比于交流輸電系統，直流系統的短路電流上升很快、故障影響面廣且更加復雜，控制保護難度更大。為了保證直流電網可靠性，作為承載、開斷直流網絡正常電流以及各種故障電流的保護設備，高壓直流斷路器應能根據不同網絡拓撲在發生故障后2-5ms內切除故障電流，越快越好，這給直流斷路器的開斷性能提出了很大的挑戰。因此，具有高開斷能力的快速高壓直流斷路器是直流電網發展的一個瓶頸，限制著高壓直流電網的發展。

目前國內外研究的快速高壓直流斷路器主要是基于機械開關的人工過零直流斷路器和基于大功率電力電子器件、機械開關結合的混合式直流斷路器。這兩種拓撲結構的高壓直流斷路器都必須要求高壓機械開關在2-5ms內完成快速分斷和承受短路電流切除后的系統暫態恢復電壓。現有技術中，用于高壓直流斷路器的機械開關主要存在以下問題：(1)采用彈簧操動機構、液壓操動機構或永磁操動機構，這些傳統操動機構的動作時間通常在數十ms，響應速度慢；(2)操動機構放在地電位，操動機構通過絕緣拉桿帶動滅弧室觸頭運動，系統運動部分質量大；(3)采用單斷口或者雙斷口，為了滿足故障切除后絕緣耐受能力，滅弧室觸頭開距為數十mm，滅弧室觸頭運動時間長。因此，現有技術的機械開關很難滿足快速高壓直流斷路器的要求。

實用新型內容

針對現有技術的不足或改進需要，本實用新型提供一種響應迅速的超快速真空開關裝置。

具體的技術方案為：

超快速真空開關裝置，包括二到四個串聯的超快速真空開關模塊，超快速真空開關模塊包括第一環氧固封真空極柱和第二環氧固封真空極柱、第一均壓裝置和第二均壓裝置、第一操動機構和第二操動機構、脈沖電流發生器，快速開關控制器和隔離輔助電源；

所述的第一操動機構和第二操動機構分別位于第一環氧固封真空極柱和第二環氧固封真空極柱的下方，并進行等電位連接；所述的第一均壓裝置和第二均壓裝置為電容和電阻串聯的均壓電路，第一均壓裝置和第二均壓裝置分別與第一環氧固封真空極柱和第二環氧固封真空極柱并聯；

脈沖電流發生器分別與第一操動機構和第二操動機構連接；

隔離輔助電源輸出兩路直流電壓，第一路直流電壓為快速開關控制器提供電源，第二路直流電壓為脈沖電流發生器提供充電電壓；

快速開關控制器與脈沖電流發生器連接，快速開關控制器通過光纖與處于地電位的直流斷路器控制裝置進行通信，快速開關控制器接收直流斷路器控制裝置的合分閘命令，控制脈沖電流發生器放電，使得第一操動機構和第二操動機構高速動作，從而實現開關裝置的合分閘操作；同時快速開關控制器通過光纖將超快速隔離開關裝置的工作狀態信息反饋給地電位直流斷路器控制裝置。

第一操動機構和第二操動機構為結構相同的操動機構，所述的每個操動機構包括驅動桿、雙穩態保持裝置、分閘線圈、運動線圈、合閘線圈、緩沖裝置和操動機構框架；雙穩態保持裝置包括一對金屬連桿，一對金屬連桿的一端分別連接在驅動桿頂端兩側，每個金屬連桿另一端分別連接一個運動活塞，運動活塞通過彈簧安裝在金屬圓筒內；分閘線圈、運動線圈、合閘線圈從上到下依次垂直同軸排列；分閘線圈和合閘線圈固定裝配在操動機構框架上，運動線圈與驅動桿固定連接，運動線圈隨著驅動桿在分閘線圈和合閘線圈之間上下運動；緩沖裝置位于驅動桿下端，包括撞擊頭和多個油緩沖器，撞擊頭上表面覆有聚氨酯緩沖墊，撞擊頭下表面通過緩沖器連接板與多個油緩沖器連接。

脈沖電流發生器，包括第一高壓脈沖電容器和第二高壓脈沖電容器，第一功率二極管和第二功率二極管，第一晶閘管和第二晶閘管，第一高壓脈沖電容器和第二高壓脈沖電容器由隔離輔助電源提供充電電壓；第一高壓脈沖電容器、第一功率二極管、第一晶閘管、反向串聯的分閘線圈和運動線圈順序連接構成分閘放電回路；第二高壓脈沖電容器、第二功率二極管、第二晶閘管、反向串聯的合閘線圈和運動線圈順序連接構成合閘放電回路。