CN105428138A - 一种高压隔离开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压隔离开关，高压隔离开关包括动弧触头、静弧触头，动弧触头和/或静弧触头上绕设有用于在分闸时产生磁场的消弧线圈。在隔离开关开断母线转换电流的过程中，消弧线圈和动弧触头或静弧触头之间产生电弧，电弧电流进入消弧线圈形成磁场。电弧在磁场的作用下开始旋转运动，同时被冷却，电弧被拉长，最后电弧在电流过零点时安全熄灭。本发明隔离开关提高了隔离开关开断母线转换电流的能力，减小了触头被电弧烧蚀的程度。
Description
技术领域
本发明涉及高压开关电器领域，具体涉及一种高压隔离开关。
背景技术
在负荷日益增加、土地资源越来越紧张的情况下，大容量变电站已成为一种发展趋势。因此，对GIS就提出了更高的要求，GIS产品在各个电压等级向大容量、小型化方向发展。为满足电网快速增长的负荷需求，适应大容量电能的要求，超高压550kVGIS产品额定电流由常规的4000A增大到6300A。隔离开关作为GIS的关键组成部件，其作用包括：（1）、分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全；（2）、在更换主母线时可开合切换母线转移电流；（3）、运行时承载额定电流和短时线路故障电流。
现有的隔离开关由动触头、静触头组成，不带灭弧装置，触头的材料采用耐电弧烧蚀的合金。隔离开关在开合母线转换电流时，需要开合一定的环路负荷电流。隔离开关能使停电工作的设备与带电部分可靠隔离，但由于没有灭弧装置，所以只能开断小电流的特定电路。由于隔离开关开合性能受到开断容量的限制，如果开合负荷过重，会大大缩短隔离开关的使用寿命。隔离开关对于开断小的母线转换电流是可行的，但是在开断大的母线转换电流时，会出现熄弧能力太弱，不能将电弧可靠熄灭而导致触头和屏蔽罩烧蚀严重，从而降低断口间的绝缘能力而导致击穿，最终导致开断失败。
大电流隔离开关设计中需考虑以下两点：
动触头的温升。从隔离开关结构本身来讲，动触头附近是温升最高的地方，原因是动触头直径最小，且两端的固定侧属于不易散热结构。
环流开断性能。额定电流增大，环流也相应增大，常规的开断方法是不容易实现开断的。
发明内容
本发明的目的是提供一种高压隔离开关，以解决现有隔离开关开断母线转换电流能力弱、触头烧蚀严重的问题。
为了实现以上目的，本发明中高压隔离开关的技术方案如下：一种高压隔离开关，包括动弧触头、静弧触头，其特征在于：所述动弧触头和/或静弧触头上绕设有用于在分闸时产生磁场的消弧线圈。
所述消弧线圈设置在动弧触头上。
所述消弧线圈绕动弧触头的轴线均匀缠绕在所述动弧触头的外周壁上。
所述消弧线圈包括铜线及包覆在所述铜线上的耐高热收缩管组成。
所述铜线在所述动弧触头上单层卷绕。
所述高压隔离开关还包括动触头，所述动弧触头通过螺栓固定连接在动触头上，所述消弧线圈处于动弧触头与动触头之间形成的环形间隙内。
本发明的有益效果：在隔离开关开断母线转换电流的过程中，消弧线圈和动弧触头或静弧触头之间产生电弧，电弧电流进入消弧线圈形成磁场。电弧在磁场的作用下开始旋转运动，同时被冷却，电弧被拉长，最后电弧在电流过零点时安全熄灭。本发明隔离开关，相对于现有技术，提高了隔离开关开断母线转换电流的能力，减小了触头被电弧烧蚀的程度。
附图说明
图1是本发明高压隔离开关的实施例的结构示意图；
图2是图1中的局部示意图；
图3是本发明高压隔离开关中的消弧线圈的安装结构示意图；
图4是线圈数与磁束密度之间的关系曲线图。
具体实施方式
本发明一种高压隔离开关的实施例：如图1-4所示，高压隔离开关包括动触头、动弧触头、静触头1、静弧触头。静弧触头通过螺栓连接在静触头上，静触头外侧设有屏蔽8。动弧触头通过螺栓固定连接在动触头上，动触头3通过绝缘拉杆与外部操作机构9相连。动弧触头上绕设有用于在分闸时产生磁场的消弧线圈。消弧线圈绕动弧触头的轴线均匀缠绕在动弧触头的外周壁上。消弧线圈包括耐高热的金属材料及包覆在金属材料上的耐高热收缩管组成。在本实施例中，金属材料为平角铜线。平角铜线有很高的通流能力，减小了消弧线圈所需的空间。消弧线圈处于动弧触头与动触头之间形成的环形间隙内，不影响隔离开关内的电场。
如图1所示，超高压用磁旋弧大电流隔离开关为合闸状态，分闸时在动触头3和静触头1间切断环形电流，在动弧触头4和静弧触头2间应用磁场消弧方式的构造如图2所示。分闸过程中，外部操作机构输出的驱动力通过绝缘拉杆作用到动触头3，使动触头3与静触头1断开，由于通流触头的接触行程小于弧触头的接触行程，所以在动触头3与静触头1断开后，动弧触头4与静弧触头2开始断开，同时在动弧触头4与静弧触头2之间产生电弧6，电弧6电流流向动弧触头4上安装的消弧线圈5。至此，在动弧触头4与静弧触头2之间产生电磁场，磁场驱动力作用于电弧6，使电弧6在电极间高速旋转，达到冷却电弧的作用。此时，动弧触头4与静弧触头2继续分离，当回路电流过零点时电弧6自然熄灭。
在电弧6产生后，消弧线圈5产生的磁场作用于电弧6，使电弧6一直处在动态，对电弧起到了冷却作用，使得电弧触头的烧伤明显减轻，从而保证了隔离开关的绝缘性能。
本发明的特点是在磁场中电弧驱动力会随着电弧电流的增加而变大，适用于大电流领域环形电流的开合。在消弧线圈产生的磁场的作用下，电弧的紊乱较少，弧触头热融化分解后的金属微粒子也几乎没有。由此可知，电弧被驱动后得到冷却，电弧电压上升，更容易被熄灭。缩短了燃弧时间，增加了隔离开关的电寿命。
消弧线圈产生的电弧驱动力还与线圈的卷数有关，虽然可以加大和电弧垂直相交的磁束密度，但电流是一定的，还需增加线圈的卷数和进行有效的配置。由于可动侧电弧触头的空间限制，线圈不能叠加卷线，而是单层卷线，线圈卷数增加就会使线圈离电极端部越来越远。这样就增加了动触头的长度，同时线圈距电弧越远灭弧效果越差。如图4所示，磁束密度并没有按线圈卷数的增加正比例增大，而是呈现一种饱和的趋势，当线圈卷数增加到一定数量数，对磁束密度的影响就没什么效果了。经过理论计算及试验验证，得到可产生最佳灭弧效果的线圈卷数。
本发明的灭弧室结构主要应用于HGIS的隔离开关中。由于本结构在电弧电流较大时开断性能有明显改善，比较适合于在大的额定电流下开断环形电流。本发明实现了在大的额定电流6300A时开断环形电流的能力，在80%额定电流（5040A）下，开合母线转移电压400V，次数100次。
隔离开关温升最高的地方为动触头，原因为动触头直径小，且两端的固定侧属不易散热结构。为满足6300A的通流能力，增大了动触头的外径，由Φ106mm改为Φ156mm，同时隔离开关筒体直径也相应增大，由Φ710mm改为Φ770mm，增加了隔离开关整体的散热空间。解决了通过6300A大电流时温升过高的问题。
在其它实施例中，消弧线圈可以设置在静弧触头上，铜线绕在静弧触头的外周上；也可在静弧触头和动弧触头上均设置上述的消弧线圈。线圈的铜线可以采用平角铜线，也可采用圆铜线。
Claims (6)
1.一种高压隔离开关，包括动弧触头、静弧触头，其特征在于：所述动弧触头和/或静弧触头上绕设有用于在分闸时产生磁场的消弧线圈。
2.根据权利要求1所述的高压隔离开关，其特征在于：所述消弧线圈设置在动弧触头上。
3.根据权利要求2所述的高压隔离开关，其特征在于：所述消弧线圈绕动弧触头的轴线均匀缠绕在所述动弧触头的外周壁上。
4.根据权利要求3所述的高压隔离开关，其特征在于：所述消弧线圈包括铜线及包覆在所述铜线上的耐高热收缩管组成。
5.根据权利要求4所述的高压隔离开关，其特征在于：所述铜线在所述动弧触头上单层卷绕。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的高压隔离开关，其特征在于：所述高压隔离开关还包括动触头，所述动弧触头通过螺栓固定连接在动触头上，所述消弧线圈处于动弧触头与动触头之间形成的环形间隙内。
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| CN (1) | CN105428138A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106571262B (zh) * | 2016-10-27 | 2019-03-12 | 河南平高电气股份有限公司 | 一种隔离开关及其触头组件 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH11265641A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-09-28 | Schneider Electric Sa | 回路遮断器用の消弧チャンバ |
| CN101587787A (zh) * | 2009-06-24 | 2009-11-25 | 河南平高电气股份有限公司 | 一种隔离开关 |
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