[发明专利]抑制气体绝缘开关设备中特快速暂态过电压的磁环装置

说明书

本发明是关于一种抑制气体绝缘开关设备中特快速暂态过电压的磁环装置，包括磁环串、铜箔胶带及固定外壳，磁环串由多个开环抗饱和磁环构成，相邻两个开环抗饱和磁环之间通过胶粘剂紧密连接；开环抗饱和磁环上设置有气隙；磁环串的外表面包裹铜箔胶带且磁环串外设置固定外壳。本发明通过在磁环上开设长度适宜的气隙，能够有效提高装置的饱和特性，且对行波造成更多的能量消耗，减小在GIS中操作隔离开关所引起的VFTO值；铜箔胶带能够有效防止磁力线泄露，增强磁环装置的涡流损耗，降低VFTO对设备的影响，还可以改善磁环串表面的电场分布，避免局部场强过高而引起的局部放电现象。固定外壳能够提高磁环装置整体的强度和刚度。

技术领域

本发明涉及抑制过电压技术领域，尤其涉及一种抑制气体绝缘开关设备中特快速暂态过电压的磁环装置。

背景技术

在电网系统中，由于GIS(Gas Insulated Switchgear，气体绝缘开关设备)具有占地面积小、可靠性高、安全性好、安装周期短以及维护方便等优点，使得GIS成为构成各级电网的重要组成部分且在电网中得到广泛的应用。从组成结构开看，GIS是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器和套管组合而成的高压配电装置。当操作隔离开关时，隔离开关的断口间会产生多次电弧重燃或预击穿，每一次的电弧重燃都会产生一定幅值的瞬态过电压，瞬态过电压沿隔离开关的断口向两侧传输，经过多次折射和反射形成幅值较高的VFTO(Very Fast Transient Overvoltage，特快速暂态过电压)，VFTO会严重威胁GIS和GIS邻近二次设备的绝缘安全，是GIS故障的主要原因之一，因此，在抑制过电压技术领域，研究如何在GIS中有效地抑制VFTO是个重要的问题。

目前有一种磁环装置，该磁环装置为闭环结构，主要应用小磁环抑制高频电磁干扰的原理来设计。在GIS中的导电杆上安装磁环装置，就相当于增加了等效电阻和电感，改变了导电杆附近的电路参数。因此，当GIS中产生VFTO时，行波的幅值和陡度也将因为增加了磁环装置而降低。即：目前的磁环装置通过磁环在高频下的等效电阻和电感来抑制VFTO的陡度和幅值，从而实现在在GIS中抑制VFTO。

然而，如果大规模使用目前的磁环装置，或者将目前的磁环装置应用于超高压、特高压等级的GIS中，操作隔离开关时，在极端条件下，隔离开关触头间隙产生的电压值大约为2倍工频电压幅值，因此，流经隔离开关附近母线内部的导电杆中的电流峰值也容易达到kA级别。由于目前的磁环装置采用闭环结构，由安培环路定律可知，当流经导电杆的电流值I很大时，闭环磁环上感应形成的磁场强度H也非常大，再结合磁滞曲线可知，磁场强度H很大时，磁环容易进入饱和状态；最后，由磁通密度、磁场强度以及磁导率的关系可知，当磁环上感应形成的磁场强度H非常大时，磁环的磁导率接近于0，此时，等效电感和阻抗都显著下降，导致磁环的抑制作用也明显衰退。因此，目前的磁环装置由于采用了闭环结构，使得磁环装置易饱和，在大规模使用磁环或者将磁环应用于超高压、特高压等级的GIS中时，目前的磁环装置无法有效地抑制VFTO。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种抑制气体绝缘开关设备中特快速暂态过电压的磁环装置。

一种抑制气体绝缘开关设备中特快速暂态过电压的磁环装置，包括磁环串、铜箔胶带及固定外壳，其中：磁环串套设在GIS内部的导电杆上，且与导电杆紧密贴合，磁环串由多个开环抗饱和磁环构成，多个开环抗饱和磁环的中轴线重合且沿轴向紧密连接，相邻两个开环抗饱和磁环之间通过胶粘剂紧密连接；多个开环抗饱和磁环上设置有长度相同的气隙；磁环串的外表面包裹铜箔胶带，包裹有铜箔胶带的磁环串外设置固定外壳。

可选地，单个开环抗饱和磁环的气隙处紧密嵌入绝缘油纸板，且绝缘油纸板与气隙之间通过胶粘剂紧密连接；

与气隙接触的绝缘油纸板的两个侧面与气隙匹配，绝缘油纸板的厚度与气隙的长度匹配。

可选地，气隙的长度为1mm-2mm。