[发明专利]一种基于真空断路器与SF6断路器串联的光控模块式混合型断路器

说明书

技术领域

本发明属于电力高压大容量断路器领域，涉及一种可实用化的光控模块式混合型断路器 ，用于组成高压和超高压模块式混合型断路器，填补国内空白。

背景技术

目前，高压断路器领域有两种高参数断路器，一种是真空断路器，另一种是SF₆断路器 。SF₆断路器采用SF₆作为灭弧介质，具有优异的绝缘性能，在110kV及以上电压等级占主导 地位，开断电流在40～63kA之间。目前我国超高压电力系统短路容量需要开断能力和相应动 、热稳定能力达到63kA的断路器，随着1000kV电压等级电网的发展，必将需要更高容量的断 路器。目前国外产品的最高技术水平达到额定电压800kV，开断电流为63kA。制约SF₆断路器 开断电流提高的主要阻碍为：一是开断电流下降率(di/dt)，二是弧后恢复电压上升率( RRRV)的影响。另外，为了保证足够的大电流开断能力，SF₆断路器要求足够的SF₆来满足所 需的充气压力，由于SF₆有温室效应，其废气一旦泄露对人体有害，并带来比较高的工艺成 本。以上原因使单纯发展SF₆断路器迈向更高容量的断路器领域阻力重重。为此要在超高压 大容量领域寻求环境友好的SF₆断路器替代产品，真空断路器被认为是极具发展潜力的。真 空断路器利用真空作为主触头间的绝缘介质和灭弧介质，真空介质极为优异的承受开断电流 下降率(di/dt)和弧后恢复电压上升率(RRRV)的能力，使之在配电领域得到了广泛的发 展和应用，并在故障电流超过50kA的电力系统中可以表现出比SF₆断路器更为卓越的开断能 力和可靠性。目前的真空断路器最高开断电流可以达到200kA。但由于长真空间隙的绝缘有 难以克服的困难，真空断路器的耐压水平无法与SF₆断路器相媲美，目前真空断路器尚只能 应用于110kV及以下电压等级。研究发现，如果能够巧妙综合利用SF₆断路器和真空断路器各 自的优异特性，采用SF₆灭弧室和真空灭弧室进行串联组成混合式断路器就能使其在最大程 度上克服各自的缺点，发挥两者的优势并开发出经济实用的超高压大容量断路器。这样可以 最大限度的减少SF₆使用，降低SF₆介质充气压力，可在无需加热前提下将其工作温度范围扩 大到-50癈，同时降低断路器体积与成本，显示出在高电压和大电流领域的诱人应用前景。 但是，由于受技术条件制约，为了保证混合型断路器各断口的动作精度，国外现有的混合型 断路器总体结构复杂，难于由电子计算机系统直接控制，造价昂贵，无法在电力系统中大面 积推广应用，而国内的混合型断路器尚为空白。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光电控制的、具有高电位操动机构的基于真空断路 器与SF6断路器串联的光控模块式混合型断路器，以实现一种可与电子控制系统直接接口的 模块化110kV以上的高电压大容量混合型断路器。

本发明的技术方案是：

该光控模块式混合型断路器由光控真空断路器模块与SF6断路器模块串联组成。光控真 空断路器模块包括真空灭弧室端盖法兰、真空灭弧室、电源感应线圈、动导电杆、蝶形弹簧 、滚动连接部件、操动机构电源管理板、电容器、光电开关、蓄电池、控制信号传输光缆、 真空断路器模块控制段铝箱、环氧绝缘桶和硅橡胶绝缘外套。SF6断路器模块包括SF6灭弧室 端盖法兰、SF6灭弧室、灭弧室动端接线板、绝缘拉杆、拐臂连接部件、SF6灭弧室操动机构 、低电位控制器、SF6断路器模块控制段铝箱和绝缘瓷套。

光控真空断路器模块的操动机构经蝶形弹簧与真空灭弧室的动导电杆等电位直接相连； 滚动连接部件与真空灭弧室的动导电杆相连；光控真空断路器模块采用自具型电源，从负荷 电流中获取电能的感应电源线圈与操动机构电源管理板相连；操动机构电源管理板控制蓄电 池为电容器充电，由光电开关控制电容器为操动机构励磁；硅橡胶绝缘外套包裹环氧绝缘筒 ，环氧绝缘筒与光控真空断路器模块的端盖法兰、控制段铝箱相连。