[实用新型]超快速真空开关装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统高压开关领域，具体为超快速真空开关装置。

背景技术

随着全球能源短缺和环境污染问题的日趋严重，可再生能源的利用和开发受到了世界各国的重视，特别是风电在未来能源供给中的比例将逐步增加。但由于风电出力的间隙性、不确定性和电力系统的消纳能力等问题，风电的有效利用率并不高。基于常规直流及柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术是解决新能源并网和消纳问题的有效技术方案之一。

然而，由于直流系统的阻抗较小，相比于交流输电系统，直流系统的短路电流上升很快、故障影响面广且更加复杂，控制保护难度更大。为了保证直流电网可靠性，作为承载、开断直流网络正常电流以及各种故障电流的保护设备，高压直流断路器应能根据不同网络拓扑在发生故障后2-5ms内切除故障电流，越快越好，这给直流断路器的开断性能提出了很大的挑战。因此，具有高开断能力的快速高压直流断路器是直流电网发展的一个瓶颈，限制着高压直流电网的发展。

目前国内外研究的快速高压直流断路器主要是基于机械开关的人工过零直流断路器和基于大功率电力电子器件、机械开关结合的混合式直流断路器。这两种拓扑结构的高压直流断路器都必须要求高压机械开关在2-5ms内完成快速分断和承受短路电流切除后的系统暂态恢复电压。现有技术中，用于高压直流断路器的机械开关主要存在以下问题：(1)采用弹簧操动机构、液压操动机构或永磁操动机构，这些传统操动机构的动作时间通常在数十ms，响应速度慢；(2)操动机构放在地电位，操动机构通过绝缘拉杆带动灭弧室触头运动，系统运动部分质量大；(3)采用单断口或者双断口，为了满足故障切除后绝缘耐受能力，灭弧室触头开距为数十mm，灭弧室触头运动时间长。因此，现有技术的机械开关很难满足快速高压直流断路器的要求。

实用新型内容

针对现有技术的不足或改进需要，本实用新型提供一种响应迅速的超快速真空开关装置。

具体的技术方案为：

超快速真空开关装置，包括二到四个串联的超快速真空开关模块，超快速真空开关模块包括第一环氧固封真空极柱和第二环氧固封真空极柱、第一均压装置和第二均压装置、第一操动机构和第二操动机构、脉冲电流发生器，快速开关控制器和隔离辅助电源；

所述的第一操动机构和第二操动机构分别位于第一环氧固封真空极柱和第二环氧固封真空极柱的下方，并进行等电位连接；所述的第一均压装置和第二均压装置为电容和电阻串联的均压电路，第一均压装置和第二均压装置分别与第一环氧固封真空极柱和第二环氧固封真空极柱并联；

脉冲电流发生器分别与第一操动机构和第二操动机构连接；

隔离辅助电源输出两路直流电压，第一路直流电压为快速开关控制器提供电源，第二路直流电压为脉冲电流发生器提供充电电压；

快速开关控制器与脉冲电流发生器连接，快速开关控制器通过光纤与处于地电位的直流断路器控制装置进行通信，快速开关控制器接收直流断路器控制装置的合分闸命令，控制脉冲电流发生器放电，使得第一操动机构和第二操动机构高速动作，从而实现开关装置的合分闸操作；同时快速开关控制器通过光纤将超快速隔离开关装置的工作状态信息反馈给地电位直流断路器控制装置。

第一操动机构和第二操动机构为结构相同的操动机构，所述的每个操动机构包括驱动杆、双稳态保持装置、分闸线圈、运动线圈、合闸线圈、缓冲装置和操动机构框架；双稳态保持装置包括一对金属连杆，一对金属连杆的一端分别连接在驱动杆顶端两侧，每个金属连杆另一端分别连接一个运动活塞，运动活塞通过弹簧安装在金属圆筒内；分闸线圈、运动线圈、合闸线圈从上到下依次垂直同轴排列；分闸线圈和合闸线圈固定装配在操动机构框架上，运动线圈与驱动杆固定连接，运动线圈随着驱动杆在分闸线圈和合闸线圈之间上下运动；缓冲装置位于驱动杆下端，包括撞击头和多个油缓冲器，撞击头上表面覆有聚氨酯缓冲垫，撞击头下表面通过缓冲器连接板与多个油缓冲器连接。

脉冲电流发生器，包括第一高压脉冲电容器和第二高压脉冲电容器，第一功率二极管和第二功率二极管，第一晶闸管和第二晶闸管，第一高压脉冲电容器和第二高压脉冲电容器由隔离辅助电源提供充电电压；第一高压脉冲电容器、第一功率二极管、第一晶闸管、反向串联的分闸线圈和运动线圈顺序连接构成分闸放电回路；第二高压脉冲电容器、第二功率二极管、第二晶闸管、反向串联的合闸线圈和运动线圈顺序连接构成合闸放电回路。