多断口真空断路器的动态均压装置及其参数选取方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供多断口真空断路器的动态均压装置及其参数选取方法，采用均压电容、限流电阻、氧化锌避雷器作为多断口串联真空断路器的动态均压组件，均压电容与限流电阻串联，再与氧化锌避雷器并联。本发明专利技术根据合成试验结合基于真空电弧模型的电磁暂态仿真，对相关参数进行最优值选取。本发明专利技术的技术方案可以保证多个真空灭弧室串联运行的可靠开断，实现真空断路器在１１０ｋＶ及以上电压等级的应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于多断口真空断路器
，尤其涉及用于。
技术介绍
断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，真空和SF6是断路器中广泛使用的两种性能优异的绝缘和灭弧介质。真空断路器具有维护少、适合频繁操作、无爆炸危险、无低温气体液化问题、环境友好等优点，目前在我国电力系统40. 5 kV及以下电压等级中得到广泛应用。SF6气体具有优异的热化学性能和极强的负电性，其绝缘和灭弧性能更适合高电压等级的要求，目前在我国72. 5^1000 kV电压等级的断路器中占主导地位。然而，SF6气体经电弧高温分解后可产生剧毒的分解物；而且，SF6气体是一种温室效应气体，其地球温暖化系数是CO2的23900倍，而且SF6气体在大气中寿命长达3200年。1997年，日本京都会议 《联合国气候变化框架公约京都议定书》明确指出，SF6气体为六种温室效应气体之一，规定从2008年开始限制SF6气体的排放。因此，研究可替代SF6断路器的环保型高压断路器日益紧迫，更高电压等级真空断路器的研究成为国内外高压开关领域的重要研究方向之一。发展高电压等级真空断路器有两种途径①发展高电压等级单断口真空断路器。 由于真空间隙的介质强度饱和特性，导致高电压等级单断口真空断路器的发展较为缓慢。 20世纪90年代，国外已有额定电压140 kV、分断电流40 kA的单断口真空断路器报道；2010 年6月，西安西电高压开关有限责任公司试制开发的ZW □ -126/T2000-40型户外高压真空断路器通过了型式试验，但目前尚无工程应用。②发展多断口真空断路器。多断口串联技术将多个真空短间隙串联，充分利用真空短间隙的优良耐压特性，从而获得更高的耐压性能。20世纪80年代美国和日本已成功开发了额定电压168 kV、分断电流40 kA、灭弧室外部采用SF6绝缘的双断口真空断路器。20世纪90年代我国也研制出额定电压126 kV、分断电流31. 5 kA，灭弧室外部采用SF6绝缘的双断口真空断路器样机。2010年国际大电网会议高电压真空开关设备工作组会议上，大连理工大学报道了一种额定电压126 kV，2个灭弧室背靠背“V”型串联结构的真空断路器。综上所述，利用多断口串联技术，开发更高电压等级的高压、超高压、甚至特高压真空断路器成为可能，高电压等级多断口真空断路器已成为当前研究的热点之一。多断口真空断路器的杂散电容会导致断口电压分配不均勻，不均勻程度与各断口的布置方式密切相关，这将影响灭弧室内部电场分布。而且，多断口真空断路器在开断电流时，各断口燃弧特性的差异会导致弧后残余粒子扩散特性的不同，进而导致弧后等效阻抗不同，最终引起各断口瞬态恢复电压分配不均勻。有研究表明在双断口和三断口结构真空断路器中，高压端断口承担的电压可达总电压的60%，甚至更高。断口间电压分配不均勻，通常是承担瞬态恢复电压高的断口易发生重燃，进而导致整个多断口断路器的重燃，这对多断口真空断路器的开断极为不利，必须采取合适的均压措施以提高各断口电压分配的均勻性。均压电容在多断口 SF6断路器中已有多年的应用经验。但是，由于真空断路器与 SF6断路器在电弧特性和弧后介质强度恢复特性上的显著差异，现有的均压电容应用经验不能直接用于多断口真空断路器。有研究结果表明双断口真空断路器的开断能力并非随着均压电容值的增大单调增大；当两个断口的燃弧特性存在明显差异时，过大的均压电容可能会对双断口真空断路器的开断能力产生负面影响。分析认为，对多断口真空断路器而言，当有断口发生重燃时，与之并联的均压电容会对其放电，形成一暂态放电电流即重燃电流，均压电容的存在会增大该暂态电流幅值和衰减时间，未重燃断口承担总瞬态恢复电压的时间变长，降低了多断口真空断路器的开断能力。此外，在非同期性导致各断口的动静触头不在同一电流过零点分离时，或有断口发生重燃时，过零前分离断口或未重燃断口将承担总瞬态恢复电压，可能导致重燃；过零后分离断口或重燃断口将面临过高的工频恢复电压，可能对断口外绝缘造成威胁，因此，有必要采取相关措施。
技术实现思路
本专利技术提供一种，解决多个真空灭弧室串联运行时的均压问题，同时提高多断口真空断路器的开断能力，提高其运行可靠性。本专利技术的技术方案为多断口真空断路器的动态均压装置，所述多断口真空断路器的三相中，每相包括2个或以上串联的真空灭弧室，每个真空灭弧室分别并联设置一套动态均压组件，每套动态均压组件由均压电容支路和氧化锌避雷器构成，均压电容支路与氧化锌避雷器并联；所述均压电容支路包括均压电容和限流电阻，均压电容和限流电阻之间串联。本专利技术还提供了多断口真空断路器的动态均压装置相应的参数选取方法，通过合成回路进行合成开断试验，通过电磁暂态仿真模型进行仿真实验，结合合成开断试验的结果和仿真实验的结果选取动态均压装置的参数，所述动态均压装置的参数包括均压电容的电容值、限流电阻的电阻值和氧化锌避雷器的参考电压；所述合成回路包括电流回路、电压回路、调频支路、阻容分压器RCVDT和电阻分压器 RVDT，电流回路由电流源电容Ci和电流源电感乙、合闸断路器CB、辅助断路器AB、试品断路器TB、罗戈夫斯基线圈Rog串联构成，罗戈夫斯基线圈Rog连接积分器ht ；电压回路由电压源电容G和点火球隙SG、电压源电感Zu、试品断路器TB串联构成，点火球隙SG的右半球中心穿入点火回路TR的高压放电针；调频支路由调频电阻怂和调频电容G串联构成；阻容分压器RCVDT与试品断路器TB并联，电阻分压器RVDT与电压源电容Cu并联，调频支路与试品断路器TB并联；试品断路器TB包括2个或以上串联的真空灭弧室；所述电磁暂态仿真模型的仿真对象为2个或以上串联的真空灭弧室，包括每个真空灭弧室的弧后电阻、简化等值电容模块和动态均压组件，简化等值电容模块由真空灭弧室的等效自电容和对地杂散电容构成；各真空灭弧室的弧后电阻串联，每个真空灭弧室的弧后电阻分别并联设置一套动态均压组件，真空灭弧室的等效自电容与弧后电阻并联，对地杂散电容一端接相应断口的高压端，一端接地。本专利技术通过给多断口真空断路器中串联运行的每个真空灭弧室并联一套由均压电容、限流电阻和氧化锌避雷器构成的多断口高压真空断路器动态均压组件，并设计了选取相关参数最优值的技术方案，能够有效解决多个真空灭弧室串联运行的动态均压问题， 降低非正常运行工况(严重非同期、有断口重燃等)下整个多断口真空断路器的重燃率，提高其开断性能和可靠性。附图说明图1为本专利技术实施例的动态均压组件结构图。图2为本专利技术实施例的合成回路结构图。图3为本专利技术实施例的真空断路器暂态等值模型的结构图。图4为本专利技术实施例的参数选取流程图。具体实施例方式现有技术中的多断口真空断路器采用多断口串联结构，即ABC三相中，每相都由2个或以上真空灭弧室串联组成。本专利技术为多断口高压真空断路器的每个真空灭弧室提供一套动态均压组件，每套动态均压组件由均压电容支路和氧化锌避雷器构成，均压电容支路与氧化锌避雷器并联；所述均压电容支路包括均压电容和限流电阻，均压电容和限流电阻之间串联。本专利技术提供的动态均压装置适用于多种型号的多断口高压真空断路器，串联用真空灭弧室的额定电压和每相串联个数，根据多断口高压真空断路器的额定电压来选取。例如，适用于每相由3个40. 5 kV真空灭弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种多断口真空断路器的动态均压装置，所述多断口真空断路器的三相中，每相包括２个或以上串联的真空灭弧室，其特征在于：每个真空灭弧室分别并联设置一套动态均压组件，每套动态均压组件由均压电容支路和氧化锌避雷器构成，均压电容支路与氧化锌避雷器并联；所述均压电容支路包括均压电容和限流电阻，均压电容和限流电阻之间串联。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮江军，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83