[发明专利]一种用于投切电容器组的真空灭弧室触头及其控制方法

说明书

本发明提供了一种用于投切电容器组的真空灭弧室触头及其控制方法，所述触头包括屏蔽罩、动导电杆、静导电杆、第一触头、第二触头和限制电阻；所述限制电阻一端与第一触头固定连接，另一端与静导电杆滑动连接；所述动导电杆一端与第二触头固定连接；所述动导电杆、静导电杆、第一触头、第二触头和限制电阻设置在屏蔽罩内部。本发明提供的技术方案通过加装限制电阻有效限制关合电容器组时产生的高频涌流的幅值，减少其对触头表面的熔焊破坏，同时限制开断电容器组时的恢复电压，减少对真空灭弧室的绝缘耐压考核，降低重击穿概率。

技术领域

本发明涉及真空灭弧室触头，具体涉及一种用于投切电容器组的真空灭弧室触头及其控制方法。

背景技术

在中压无功补偿系统运行过程中，因电网负载情况波动频繁，为调整系统功率因素、减少谐波、稳定电压和降低损耗，将会频繁地投入和切除容性负载。根据我国电网运行经验，每发出1kW的有功功率需1.2kvar～1.4kvar的无功才能维持电网的正常工作电压。据国外研究调查，真空断路器应用于容性电流操作每年可达300～700次，即每日有1～2次的分合操作。对于如此频繁的操作任务，比起其他气体开关，真空断路器本身的优点使得其更加适用于无功补偿系统中容性负载的投切操作，因此真空断路器容性电流开断技术成为当前国际电力开关设备领域的研究热点之一。

容性负载关合过程中会产生4250Hz、20kA的高频率涌流，其预击穿电弧会局部烧蚀触头表面并使触头发生熔焊。在开断电容器组时，熔焊区域将被拉开并破裂，然后在触头表面会形成宏观突起。这时真空灭弧室内部触头间的绝缘耐压能力会明显降低。在开断电流过零后，直流性质的恢复会施加于电压真空灭弧室触头两端，其中开断单相电容器组或三相负载中性点接地电容器组的峰值会达到2倍系统电压，开断三相负载中性点不接地电容器组的峰值会达到2.5倍系统电压。这使得真空断路器在开断容性电流后可能会发生重击穿现象，甚至于开断电流过零几秒后仍会发生延时重击穿现象。而重击穿产生的过电压会严重损坏开关本身以及其他电力系统设备，甚至造成人员伤亡。

因此限制高频涌流，减少其对触头表面的烧蚀破坏，是减少真空灭弧室重击穿概率的有效方法。采用限流电抗器或者电阻是最为直接有效的方法，然而这些额外组件的运行会带来多余能量的消耗以及降低电容器组补偿无功的工作效率。因此国内外大多采用了辅助开关和限流装置相互配合的方式，使得在真空断路器关合电容器组前投入限流装置，待合闸高频涌流衰减到零时，再将限流装置切除或者短路。但额外辅助开关的使用，在加大成本的同时，又加大了操作控制的难度。另外也可采用同步关合技术，计算得出真空断路器关合电容器组的最佳目标相位及其控制策略。但对于同步关合技术，其较为适合单相操作，对于三相系统，真空断路器每一相必须配备一套机构，否则无法将三相高频涌流全消除，这对控制和机构稳定性有着很高的要求。另外真空断路器在合闸过程中，存在预击穿现象，而预击穿开距会随合闸操作次数的增加发生不可预计的变化，这直接影响同步关合的性能。

发明内容

为了克服现有技术中真空灭弧室重击穿概率高、成本高、操作控制的难度大等缺点，针对真空灭弧室投切容性负载的特殊物理现象，提出了一种适用于投切电容器组的真空灭弧室触头结构，在合闸过程中可有效限制高频涌流的幅值，减少其对触头表面的熔焊破坏，同时在分闸过程中也可以有效限制恢复电压的幅值，减少对真空灭弧室的绝缘耐压考核，从而减少真空灭弧室重击穿概率。

本发明提供一种用于投切电容器组的真空灭弧室触头，包括屏蔽罩、动导电杆、静导电杆、第一触头、第二触头和限制电阻；

所述限制电阻一端与第一触头固定连接，另一端与静导电杆滑动连接；

所述动导电杆一端与第二触头固定连接；

所述动导电杆、静导电杆、第一触头、第二触头和限制电阻设置在屏蔽罩内部。

所述静导电杆包括导电杆和一端中间位置与导电杆连接另一端中间位置开口的腔体。