CN113066689A - 一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构 - Google Patents

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张露阳
管臣
王建华
刘志远
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张冉
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Abstract

本发明公开了一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，多断口快速真空断路器采用先串后并的拓扑连接结构，由多条相同的支路并联组成，并联支路数和每条支路的串联断口数根据设计参数决定；并联支路数根据断路器额定通流能力确定，每条并联支路由多个相同的断路器单元串联而成，串联断口数参照断路器工频耐压与雷电冲击耐压的要求，在断口数满足绝缘要求的基础上加1冗余，真空断路器操动机构采用快速斥力机构。本发明应用于超高压和特高压电压等级的快速真空断路器的开发设计，解决了断路器传统拓扑结构存在的难以实现各并联单元平衡均流的问题，只需保证每条并联支路的总接触电阻相等，降低了对真空灭弧室选型的要求。

Description

一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构
技术领域
本发明涉及快速真空断路器领域，特别涉及一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构及断口数量确定方式。
背景技术
近年来随着电网规模不断扩大、电压等级不断升高，用电负荷急剧增加，短路电流超标现象频繁出现。目前尚无手段可以可靠切除超/特高压电压等级下的超标短路电流。快速真空断路器具有分闸时间短、分散性低的优势且真空电弧的正伏安特性使得采用多断口串并联组合的方式设计超/特高压多断口快速真空断路器成为可能。
专利“基于快速斥力开关的363kV断路器”(201710692842.1)提出了一种先并后串的断路器拓扑结构，解决了传统断路器开断时间长、冲击电流过大的问题，实现在第一个半波(10ms)内对短路电流的可靠开断。但是由于采用的是先并后串的结构，一旦某个断口失效，所有电流会从与其并联的断口流过，使得并联断口失效几率大大增加，进而导致整个断路器失效。此外，采用先并后串的断路器拓扑结构，为实现各断路器单元的平衡均流，需要分别保证六个单元中并联的两个断路器接触电阻均相等，这对真空断路器的灭弧室选型提出了极高的要求。
发明内容
为开发设计出可靠有效的超高压和特高压多断口快速真空断路器，本发明提出了一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，该结构采用先串后并的拓扑连接方式，并联支路数和每条支路的串联断口数根据实际应用情况确定，大大提高了断路器整体的额定通流能力、短路开断能力、工频耐压能力以及雷电冲击耐压能力，且在一个断口失效后，可继续正常运行。其次，采用先串后并的拓扑连接方式，只需保证每条并联支路的总接触电阻相等即可达到平衡均流的效果。可实现将快速真空断路器应用于363kV及以上超高压和特高压电压等级。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，多断口快速真空断路器包括多个相同的快速真空断路器单元9，采用先串后并的拓扑连接结构，由相同的多条支路并联，每条并联支路由多个相同的快速真空断路器单元串联而成，其中，所有并联支路的首端快速真空断路器单元的灭弧室静出线导电铜杆3互相连接，第一条并联支路中第一个快速真空断路器单元9.1的顶部母线引出端口连接第一引出套管1；每一条并联支路中，第一个快速真空断路器单元9.1的灭弧室动出线导电铜杆4连接快速真空第二个断路器单元9.2的灭弧室动出线导电铜杆4，第二个快速真空断路器单元9.2的灭弧室静出线导电铜杆3连接第三个快速真空断路器单元9.3的灭弧室静出线导电铜杆3，以此类推；所有并联支路的末端快速真空断路器单元的灭弧室静出线导电铜杆3或灭弧室动出线导电铜杆4互相连接，最后一条并联支路的最后一个快速真空断路器单元的顶部母线引出端口连接第二引出套管2。
并联支路数量根据断路器额定通流能力确定，用目标断路器的额定电流除以所选规格灭弧室的额定电流，得到目标断路器的并联支路数。
每条并联支路串联的快速真空断路器单元数量参照断路器工频耐压与雷电冲击耐压的要求，用目标断路器的工频耐压和雷电冲击耐压分别除以所选规格灭弧室断口的工频耐压和雷电冲击耐压，取较大值向上取整再加1，即为每条并联支路串联的快速真空断路器单元数量。
为达到各支路平衡均流的效果，避免某条并联支路因电流过大、热功率过高导致电气设备烧毁，要求每条并联支路中所有串联快速真空断路器单元的总的接触电阻相等。
本发明的有益效果为：
与现有技术相比，本发明提出了一种新型断路器拓扑结构及断口数量确定方式，应用于超高压和特高压多断口快速真空断路器，该结构采用先串后并的拓扑连接方式，并联支路数和每条支路的串联断口数根据实际应用电压等级确定，提高了断路器整体的额定通流能力、短路开断能力、工频耐压能力以及雷电冲击耐压能力，且在一个断口失效后，可继续正常运行。其次，采用先串后并的拓扑连接方式，只需保证每条并联支路的总接触电阻相等即可达到平衡均流的效果，大大降低了对真空灭弧室选型的要求，实现了将快速真空断路器应用于超高压和特高压电压等级。为快速真空断路器应用于更高电压等级提供了新的思路，有利于快速真空断路器在开关领域的进一步推广。
附图说明
图1为本发明所述的一种超/特高压多断口快速真空断路器拓扑结构。
图2为550kV电压等级多断口快速真空断路器拓扑结构图。
图3为550kV电压等级多断口快速真空断路器三维图。
图4为550kV电压等级多断口快速真空断路器俯视三维图。
其中，1为第一引出套管，2为第二引出套管，3为灭弧室静出线导电铜杆，4为灭弧室动出线导电铜杆，5为灭弧室，6为绝缘台，7为斥力操动机构，8为罐体，9为快速真空断路器单元，9.1为第一个快速真空断路器单元，9.2为第二个快速真空断路器单元，9.3为第三个快速真空断路器单元，9.4为第四个快速真空断路器单元，9.5为第五个快速真空断路器单元，9.6为第六个快速真空断路器单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
如图1所示，本发明的一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，包括多个相同的快速真空断路器单元9，采用先串后并的拓扑连接结构，由相同的多条支路并联，每条并联支路由多个相同的断路器单元串联而成，其中，所有并联支路的首端快速真空断路器单元的灭弧室静出线导电铜杆3互相连接，第一条并联支路中第一个快速真空断路器单元9.1的顶部母线引出端口连接第一引出套管1；每一条并联支路中，第一个快速真空断路器单元9.1的灭弧室动出线导电铜杆4连接第二个快速真空断路器单元9.2的灭弧室动出线导电铜杆4，第二个快速真空断路器单元9.2的灭弧室静出线导电铜杆3连接第三个快速真空断路器单元9.3的灭弧室静出线导电铜杆3，以此类推；所有并联支路的末端快速真空断路器单元的灭弧室静出线导电铜杆3或灭弧室动出线导电铜杆4互相连接，最后一条并联支路的最后一个快速真空断路器单元的顶部母线引出端口连接第二引出套管2。所述第一引出套管1和第二引出套管2用于接入变电站母线。
并联支路数量根据断路器额定通流能力确定，用目标电压等级断路器的额定电流除以所选规格灭弧室的额定电流，得到多断口快速真空断路器的并联支路数。
每条并联支路串联的快速真空断路器单元数量参照断路器工频耐压与雷电冲击耐压的要求，用目标断路器的工频耐压和雷电冲击耐压分别除以所选规格灭弧室断口的工频耐压和雷电冲击耐压，取较大值向上取整再加1冗余，即为每条并联支路串联的快速真空断路器单元数量。
为达到各支路平衡均流的效果，避免某条并联支路因电流过大、热功率过高导致电气设备烧毁，要求每条并联支路中所有串联快速真空断路器单元的总的接触电阻相等。
如图3和图4所示，上述技术方案中，每个快速真空断路器单元9均包括罐体8、灭弧室静出线导电铜杆3、灭弧室动出线导电铜杆4、灭弧室5、绝缘台6、斥力操动机构7，其中，灭弧室5、绝缘台6、斥力操动机构7均设置在罐体8内，所述斥力操动机构7设置在罐体8的底端，斥力操动机构7的伸缩端连接绝缘台6的底端，绝缘台6的顶端连接灭弧室5的底端，灭弧室5的两端分别连接灭弧室静出线导电铜杆3和灭弧室动出线导电铜杆4。
上述技术方案中，所述斥力操动机构7采用快速斥力机构。所述罐体8内部为真空环境。
如图2所示，为550kV电压等级多断口快速真空断路器拓扑结构图，由12个快速真空断路器单元9组成550kV电压等级多断口快速真空断路器，包含两条相同的并联支路，每条并联支路由6个相同的快速真空断路器单元9串联而成。
上述技术方案中，所述灭弧室5的额定电压72.5kV、额定电流2500A、短路开断电流80kA、短时工频耐受电压160kV、雷电冲击耐受电压380kV。
550kV断路器额定电流为5000A，要求断口短时工频耐压为740kV，雷电冲击耐受电压为1670kV。
并联支路数根据断路器额定通流能力确定，用550kV断路器的额定电流除以72.5kV灭弧室的额定电流，得到多断口快速真空断路器的并联支路数。5000÷2500＝2，得出550kV电压等级多断口快速真空断路器需要由两条支路并联而成。
串联断口数参照断路器工频耐压与雷电冲击耐压的要求，用550kV断路器的工频耐压除以72.5kV灭弧室断口的工频耐压，将得到的结果向上取整再加1，即为每条支路的串联断口数。740÷160＝4.625，向上取整为5，再加1得6；按照雷电冲击耐受电压进行计算，1670÷380＝4.39，向上取整为5，再加1得6。考虑了串联单元中有1台快速开关失效时也能满足550kV断路器断口绝缘水平，所以550kV电压等级多断口快速真空断路器的每条并联支路由6个断路器单元串联而成。

Claims (4)

1.一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，其特征在于，多断口快速真空断路器包括多个相同的快速真空断路器单元(9)，采用先串后并的拓扑连接结构，由相同的多条支路并联，每条并联支路由多个相同的快速真空断路器单元串联而成，其中，所有并联支路的首端快速真空断路器单元的灭弧室静出线导电铜杆(3)互相连接，第一条并联支路中第一个快速真空断路器单元(9.1)的顶部母线引出端口连接第一引出套管(1)；每一条并联支路中，第一个快速真空断路器单元(9.1)的灭弧室动出线导电铜杆(4)连接第二个快速真空断路器单元(9.2)的灭弧室动出线导电铜杆(4)，第二个快速真空断路器单元(9.2)的灭弧室静出线导电铜杆(3)连接第三个快速真空断路器单元(9.3)的灭弧室静出线导电铜杆(3)，以此类推；所有并联支路的末端快速真空断路器单元的灭弧室静出线导电铜杆(3)或灭弧室动出线导电铜杆(4)互相连接，最后一条并联支路的最后一个快速真空断路器单元的顶部母线引出端口连接第二引出套管(2)。
2.根据权利要求1所述的一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，其特征在于，并联支路数量根据断路器额定通流能力确定，用目标断路器的额定电流除以所选规格灭弧室的额定电流，得到目标断路器的并联支路数。
3.根据权利要求1所述的一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，其特征在于，每条并联支路串联的快速真空断路器单元数量参照断路器工频耐压与雷电冲击耐压的要求，用目标断路器的工频耐压和雷电冲击耐压分别除以所选规格灭弧室断口的工频耐压和雷电冲击耐压，取较大值向上取整再加1，即为每条并联支路串联的快速真空断路器单元数量。
4.根据权利要求1所述的一种超高压和特高压多断口快速真空断路器拓扑结构，其特征在于，为达到各支路平衡均流的效果，避免某条并联支路因电流过大、热功率过高导致电气设备烧毁，要求每条并联支路中所有串联快速真空断路器单元的总的接触电阻相等。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114093712A (zh) * 2021-11-11 2022-02-25 广东电网有限责任公司广州供电局 一种快速真空断路器及其控制***

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1059801A (zh) * 1990-09-14 1992-03-25 株式会社日立制作所 气体断路器
CN101866773A (zh) * 2010-05-24 2010-10-20 山东泰开隔离开关有限公司 三柱水平翻转式特高压串补并联隔离开关
CN102360990A (zh) * 2011-09-30 2012-02-22 中国电力科学研究院 一种多断口特高压直流断路器结构
CN102364655A (zh) * 2011-11-17 2012-02-29 武汉大学 多断口真空断路器的动态均压装置及其参数选取方法
CN103633618A (zh) * 2013-10-26 2014-03-12 安徽龙波电气有限公司 一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置
CN107331569A (zh) * 2017-08-14 2017-11-07 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 500kv真空断路器拓扑结构
CN207883597U (zh) * 2018-03-05 2018-09-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种高压真空断路器的多断口机械开关模块化布局结构

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1059801A (zh) * 1990-09-14 1992-03-25 株式会社日立制作所 气体断路器
CN101866773A (zh) * 2010-05-24 2010-10-20 山东泰开隔离开关有限公司 三柱水平翻转式特高压串补并联隔离开关
CN102360990A (zh) * 2011-09-30 2012-02-22 中国电力科学研究院 一种多断口特高压直流断路器结构
CN102364655A (zh) * 2011-11-17 2012-02-29 武汉大学 多断口真空断路器的动态均压装置及其参数选取方法
CN103633618A (zh) * 2013-10-26 2014-03-12 安徽龙波电气有限公司 一种智能高压真空断路器带电在线监测与保护装置
CN107331569A (zh) * 2017-08-14 2017-11-07 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 500kv真空断路器拓扑结构
CN207883597U (zh) * 2018-03-05 2018-09-18 南方电网科学研究院有限责任公司 一种高压真空断路器的多断口机械开关模块化布局结构

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
中国电力企业联合会标准化: "《水力发电厂技术标准汇编 第4卷 设备与器材标准》", 31 December 2002 *
艾绍贵等: "363kV快速真空断路器电场计算", 《宁夏电力》 *
艾绍贵等: "气体绝缘363kV快速真空断路器电场分析", 《重庆大学学报》 *
黄永宁等: "363 kV多断口快速真空断路器电场仿真分析", 《高压电器》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114093712A (zh) * 2021-11-11 2022-02-25 广东电网有限责任公司广州供电局 一种快速真空断路器及其控制***

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