CN106165048A - 具有跨每个极的套管顶部连接的避雷器的罐式断路器 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于罐式断路器的避雷器结构。该断路器具有极组件，该极组件具有第一套管(16)中的第一电气端子(14)和第二套管(20)中的第二电气端子(18)。第一端子被电连接到静触头，并且第二端子被电连接到可动触头。避雷器结构包括具有第一相对端(30)和第二相对端(32)的避雷器(26)。第一导体结构(34)将避雷器的第一端与第一端子的一端电学地且机械地连接。第二导体结构(36)将避雷器的第二端与第二端子的一端电学地且机械地连接。避雷器相对于静触头和可动触头被并联电连接，使得避雷器能够限制当触头被断开时跨触头出现的瞬态过电压。第一套管和第二套管大体垂直地延伸，并且避雷器大体水平地延伸，或者在备选实施例中大体垂直地延伸在套管之间。

Description

具有跨每个极的套管顶部连接的避雷器的罐式断路器

技术领域

本发明涉及高压罐式断路器(dead tank circuit breaker)，并且更具体地涉及以水平或垂直配置跨每个极的顶部连接的避雷器。

背景技术

断路器通常被发现于变电站中并且可操作为选择性地使电气连接断开和闭合。典型的罐式断路器具有包括相关联的套管中的第一电导体和第二电导体。如本领域中已知的，电气功率线耦合到第一电导体和第二电导体，并且断路器选择性地使在其之间的电气连接断开或闭合。

避雷器通常在工业中用于雷电脉冲保护，其中它们被线路接地连接为更靠近在单独的底座上保护的装备。避雷器应用作为从架空线路连接到地以用于雷电保护的传输线保护是非常常见的。

电抗器断电是针对任何高压断路器的严重开关责任。电抗器用于补偿目的并且几乎整天被开关。电抗器断电能够导致过电压和重燃并且因此导致断续器的热故障/电介质故障。在电流再次开始流动时，重燃可能对断路器是灾难性。

存在提供用于在诸如电抗器开关应用的特殊开关应用上的过电压保护的跨断路器触头电学地且物理地连接的避雷器结构的需要。

发明内容

本发明的目的是实现以上提到的需要。根据实施例的原理，该目的通过提供针对罐式断路器的避雷器结构来获得。断路器具有极组件，该极组件具有第一套管中的第一电气端子和第二套管中的第二电气端子。第一电气端子被电连接到不可移动地固定在极组件内的静触头，并且第二电气端子被电连接到可在极组件内滑动的可动触头。避雷器结构包括具有第一相对端和第二相对端的避雷器。第一导体结构被构造并被布置为将避雷器的第一端与第一电气端子的一端电学地且机械地连接。第二导体结构被构造并被布置为将避雷器的第二端与第二电气端子的一端电学地且机械地连接。避雷器相对于静触头和可动触头被并联电连接，使得避雷器能够限制当触头被断开时跨触头出现的瞬态过电压。

根据所公开的实施例的另一方面，一种方法限制当断路器的第一触头和第二触头被断开时跨这些触头出现的瞬态过电压。该方法提供具有至少一个极组件的断路器，该至少一个极组件具有承载在第一套管中的第一电气端子和承载在第二套管中的第二电气端子。将第一电气端子电连接到第一触头，并且将第二电气端子电连接到第二触头。将避雷器的第一端与第一电气端子的一端电学地且机械地连接。将避雷器的第二端与第二电气端子的一端电学地且机械地连接以由此将避雷器相对于触头并联电连接，使得避雷器能够限制当触头被断开时跨触头出现的瞬态过电压。

本发明的其他目的、特征和特性以及操作的方法和结构的相关元件的功能、各部分的组合和制造的经济性将在参考附图考虑下面的具体实施方式和随附权利要求后变得更显而易见，所有附图形成本说明书的部分。

附图说明

将结合附图从本发明的优选实施例的下面的具体说明中更好地理解本发明，其中类似的附图标记指代类似的部分，在附图中：

图1是根据实施例提供的被示出为没有安装避雷器结构的高压罐式断路器的视图。

图2是图1的断路器的断路器极的内部的示意图，其中电触头是断开的。

图3是根据实施例的采用水平配置的跨图1的断路器的极的套管顶部连接的避雷器结构的侧视图。

图4是图3的避雷器结构的端视图。

图5是根据实施例的具有采用垂直配置的跨罐式断路器的极的套管顶部连接的避雷器结构的高压罐式断路器的侧视图。

具体实施方式

参考图1，示出了大体在10处指示的高压罐式断路器。断路器10优选为三相断路器并且因此包括三个极组件12a、12b和12c。每个极组件12包括承载在第一套管16中的第一电气端子14和承载在第二套管20中的第二电气端子18。套管16和20大体垂直地延伸。电气功率线耦合到第一电气端子14和第二电气端子18，并且断路器10选择性地使在其之间的电气连接断开或闭合。能够认识到，极组件12的数量能够针对期望应用而被选择并且不需要被限制为三个。

参考图2，示出了极组件12的内部的简化视图，其中第一电气端子14被电连接到不可移动地固定在极组件12内的静触头22。第二电气端子18被电连接到可动触头24，其以允许在其中的纵向移动的方式被承载在极组件12内。因此，在第一位置中，可动触头24可以被定位为使在第一电气端子14与第二电气端子18之间的电气连接断开。在第二位置中，可以使可动触头24与静触头22接触以将第一电气端子14和第二电气端子18电连接。极组件12的内部空间被密封并且通常适于最小化使在静触头22与可动触头24之间的电弧放电。极组件12的内部体积可以被填充有介电材料，该介电材料优选包括SF6、干空气、干氮气、CO₂或油。备选地，真空类型断续器能够被采用在由提到的介电材料包围的罐容积内。

参考图3和图4，示出了根据实施例的在26处大体指出的避雷器结构，其大体水平地被安装在相应的套管16和20的端子14和18的顶部部分之间。因此，避雷器结构26跨断路器触头22和24被电学地且机械地连接。尽管示出了仅仅针对一个极12a的避雷器结构26，但是能够认识到能够以与图3中示出方式的相似的方式提供针对断路器10的每个极12a、12b和12c的避雷器结构26。

避雷器结构26包括分别具有第一相对端30和第二相对端32的硅酮壳体的避雷器28。第一端30经由大体在34处指示的第一导体结构电学地且机械地连接到端子14，并且第二端32经由大体在36处指示的第二导体结构电学地且机械地连接到端子18。导体结构34和36中的每个包括大体水平设置的线路端子37和与其连接的大体垂直设置的线路端子38，以分别提供在避雷器28的端30、32与端子14、18之间的电气和机械连接。因此，避雷器28被大体水平地安装在套管16与20之间。

避雷器28包括容纳在其中的并且确认了它们的高能量能力、优良的低电平保护特性和长使用期的常规金属氧化物盘(未示出)。常规均压环40被耦合在避雷器28的每端30、32处。

如以上所指出的，避雷器结构26跨断路器触头22和24电连接。当断路器10被闭合时旁路避雷器结构26。快速动作的避雷器结构26通过对超过跨断路器10出现的其保护电平的过电压进行钳位来在断开操作或断电期间保护断路器10。避雷器结构26因此是保护设备，其针对不允许的过电压电涌的应力保护高压装置的内部电介质。避雷器结构26因此保护由于诸如电抗器开关应用的开关操作而出现的电涌。

参考图5，示出了大体在26'指示的优选用于使用在345kV以上的应用的避雷器结构的另一实施例。在该实施例中，避雷器结构26'被大体垂直地安装在套管16与套管20之间。避雷器结构26'包括分别具有第一相对端42和第二相对端44的硅酮壳体的避雷器28'。第一端42经由导体结构46电连接到端子18的顶部或端。第二端44经由导体结构48，优选地利用易熔断开连接电连接到端子14的顶部或端。导体结构46、48能够为电线。避雷器28'垂直地安装在变电站柱形绝缘体50上和优选也被垂直地安装的独立底座52上。与图3的避雷器结构26相似，避雷器结构26'跨断路器22和24电连接并且因此以与以上描述的方式相似的方式来工作。

可选的避雷器计时器54(例如来自ABB公司的EXCOUNT)被安装到避雷器28'并且对放电的数量进行计数。计数器54还记录电涌的幅度以及它们的日期和时间，并且测量总泄漏电流和(可选地)通过避雷器28'的阻性电流。测量被存储在EXCOUNT传感器中，并且能够在方便时借助于手持无线收发器(未示出)来收集。

常规避雷器未跨断路器被电学地/物理地连接以用于在诸如电抗器开关应用的特殊开关应用上的过电压保护。常规避雷器通常在工业中被用于雷电脉冲保护，其中它们更靠近在单独的底座上保护的装备被线路接地连接。本文公开的实施例被用于限制由诸如电抗器被断电的严重开关责任而造成的跨断路器断开触头出现的瞬态过电压。避雷器结构26、26'在套管顶部端子14、18处与断路器并联连接并且连接在断路器外部。通过将避雷器结构26并联电连接到断路器触头，跨断路器断开触头22和24出现的电压将被钳位。电压钳位将由避雷器结构26、26'的保护水平决定。

避雷器结构26、26'能够被安装在现有断路器外部而不损害断路器的介电额定值。被直接连接到断路器套管顶部端子14、18的避雷器结构26将不需要用于避雷器设施的单独的基础。被安装为非常靠近断路器触头的避雷器结构26、26'对于快速升高的瞬态过电压是非常有效的。

避雷器结构26、26'防止过电压跨断续器断开触头行进，因此减小在电抗器被断电之后内部闪络的可能性。在内部分压电容器上的电压应力水平还由于在多重开关断续器室的情况下避雷器结构26、26'的并联连接而减小。

已经为了说明本发明的结构原理和功能原理以及说明采用优选实施例的方法的目的而示出并描述了前面的优选实施例，并且前面的优选实施例经受不脱离这样的原理的改变。因此，本发明包括包含在随附权利要求的精神内的所有修改。

Claims (20)

1.一种用于罐式断路器的避雷器结构，所述断路器具有至少一个极组件，所述至少一个极组件具有承载在第一套管中的第一电气端子和承载在第二套管中的第二电气端子，所述第一电气端子被电连接到不可移动地固定在所述极组件内的静触头，并且所述第二电气端子被电连接到在所述极组件内可滑动的可动触头，所述避雷器结构包括：

避雷器，其具有第一和第二相对端，以及

第一导体结构，其被构造并被布置为将所述避雷器的第一端与所述第一电气端子的一端电学地且机械地连接，以及

第二导体结构，其被构造并被布置为将所述避雷器的第二端与所述第二电气端子的一端电学地且机械地连接，

其中所述避雷器相对于所述静触头和所述可动触头被并联电连接，使得所述避雷器能够限制当所述触头被断开时跨所述触头出现的瞬态过电压。

2.根据权利要求1所述的所述避雷器结构，与所述断路器组合，其中所述第一套管和所述第二套管大体垂直地延伸，并且所述避雷器大体水平地在所述套管之间延伸。

3.根据权利要求2所述的组合，其中所述避雷器结构还包括耦合在避雷器的每端处的均压环。

4.根据权利要求2所述的组合，其中每个导体结构包括大体水平地设置的线路端子以及与其连接的大体垂直地设置的线路端子。

5.根据权利要求1所述的所述避雷器结构，与所述断路器组合，其中所述第一套管和所述第二套管大体垂直地延伸，并且所述避雷器大体垂直地在所述套管之间延伸。

6.根据权利要求5所述的组合，还包括与所述避雷器相关联的避雷器计数器。

7.根据权利要求5所述的组合，其中所述避雷器结构还包括独立底座和被安装到所述底座的柱形绝缘体，所述避雷器被安装到所述柱形绝缘体。

8.根据权利要求5所述的组合，其中每个导体结构包括电线。

9.根据权利要求8所述的组合，其中在所述避雷器的端与导体结构之间的至少一个连接是断开的连接。

10.一种罐式断路器，包括：

至少一个极组件，其具有承载在第一套管中的第一电气端子和承载在第二套管中的第二电气端子，

静触头，其被电连接到所述第一电气端子，所述静触头被不可移动地固定在所述极组件内，

可动触头，其被电连接到所述第二电气端子，所述可动触头在所述极组件内可滑动，

避雷器，其具有第一和第二相对端，以及

第一导体结构和第二导体结构，所述第一导体结构将所述避雷器的第一端与所述第一电气端子的一端电学地且机械地连接，所述第二导体结构将所述避雷器的第二端与所述第二电气端子的一端电学地且机械地连接，以由此将所述避雷器相对于所述静触头和所述可动触头并联电连接，使得所述避雷器能够限制当所述触头被断开时跨所述触头出现的瞬态过电压。

11.根据权利要求10所述的断路器，其中所述第一套管和所述第二套管大体垂直地延伸，并且所述避雷器大体水平地在所述套管之间延伸。

12.根据权利要求11所述的断路器，还包括耦合在避雷器的每端处的均压环。

13.根据权利要求11所述的断路器，其中每个导体结构包括大体水平地设置的线路端子以及与其连接的大体垂直地设置的线路端子。

14.根据权利要求10所述的断路器，其中所述第一套管和所述第二套管大体垂直地延伸，并且所述避雷器大体垂直地在所述套管之间延伸。

15.根据权利要求14所述的断路器，还包括与所述避雷器相关联的避雷器计数器。

16.根据权利要求14所述的断路器，还包括独立底座和被安装到所述底座的柱形绝缘体，所述避雷器被安装到所述柱形绝缘体。

17.根据权利要求14所述的断路器，其中每个导体结构包括电线。

18.根据权利要求17所述的断路器，其中在所述避雷器的端与导体结构之间的至少一个连接是断开的连接。

19.一种限制瞬态过电压的方法，所述瞬态过电压当触头断开时跨断路器的第一触头和第二触头出现，所述方法包括以下步骤：

提供具有至少一个极组件的所述断路器，所述至少一个极组件具有承载在第一套管中的第一电气端子和承载在第二套管中的第二电气端子，所述第一电气端子被电连接到所述第一触头，并且所述第二电气端子被电连接到所述第二触头，以及

将避雷器的第一端与所述第一电气端子的一端电学地且机械地连接，

将所述避雷器的第二端与所述第二电气端子的一端电学地且机械地连接，以由此将所述避雷器相对于所述触头并联电连接，使得所述避雷器能够限制当所述触头被断开时跨所述触头出现的瞬态过电压。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一套管和所述第二套管被提供为大体垂直地延伸，并且所述避雷器大体水平地或垂直地在所述套管之间延伸。