[发明专利]一种特高压串补旁路开关用斥力换向阀

说明书

技术领域

本发明涉及特高压交流输电试验扩建工程串补用旁路开关领域，特别涉及世界首创的1000kV特高压串补旁路开关用斥力换向阀。

背景技术

改革开放以来我国经济连续保持快速发展势头，同时对电力的需求不断增加，根据我国电力供需形势和能源分布状况，对建设特高压电网提出了迫切要求。特高压输电具有容量大、距离远、能耗低、占地少、经济性好等优势。2009年我国建成世界首条投入商业运行的晋东南-荆门1000kV特高压交流输电试验示范工程。

为充分发挥1000kV特高压交流试验示范工程作用，进一步提高工程送电能力，缓解华中地区能源短缺和用电紧张局面，满足山西煤电外送，因此在特高压交流试验示范工程基础上进行扩建，为提高线路的输送能力，在全线加装串联补偿装置(串补)，其基本原理如图1所示。图1中旁路开关的作用是负责投入及切出串联在特高压输电线路中的电容器组，其具有更大的触头开距、优越的关合高频大电流，且要求无重击穿；当输电线路出现故障时，通过对整个电力系统的仿真结果要求旁路开关具有快速分、合闸功能，尤其是合闸时间(换向阀动作时间+操动机构活塞杆动作时间)≤30ms，目前超高压等级串补用旁路开关的合闸时间仅为40ms-50ms，无法满足特高压串补的需求。因此需要改进及设计新型的旁路开关，尤其是其操动机构。

现有技术中旁路开关的操动机构大多采用性能可靠的液压弹簧操动机构，其中换向阀既是操动机构中的重要部件，又是间接控制旁路开关快速分、合闸的重要部件。目前最新型的换向阀中通常采用电磁阀和/或永磁阀来控制阀芯向左或向右运动。图2中示出了电磁换向阀的结构原理图，其利用电磁阀的通断控制油路通道，来更换控制油液的流动方向，进而控制阀芯向左或向右运动，最终使连杆带动断路器触头做分闸或合闸操作。根据实际换向阀使用中积累的经验，该电磁换向阀在工作时容易出现以下问题：一)需要各两个分、合闸电磁阀分别控制阀芯向左和向右运动，其中电磁阀的开通与关断操作过程和控制油路复杂；二)电磁阀及其转换油路截面较小，因此对介质洁净度要求较高，含颗粒状的介质经常会使用电磁阀及其转换油路堵塞，最终导致电磁阀拒动，从而影响换向阀的动作；三)密封环节多、安全系数低，容易产生外漏油；四)维修困难，液压油污染物沉积造成的换向阀阀芯动作失常，使换向阀失效。图3示出了永磁换向阀的结构原理图，其利用永磁机构(以下简称永磁阀)来控制阀芯向左或向右运动，该换向阀通过永磁阀22来替代如图2所示电磁换向阀中的电磁阀20和控制油路21，使换向阀整体结构简化，具有结构简单，零部件数量少，机械寿命长，可靠性高等特点。该永磁换向阀的工作原理主要是利用给永磁阀22的分、合闸线圈通入脉冲电流产生的电磁力来带动阀芯向左或向右运动，同时利用永磁阀上的永磁体使阀芯保持在两个极端位置。但仍存在如下缺陷：一)配此换向阀的液压弹簧机构分、合闸时间较长，因永磁换向阀的动作需克服自身永磁体所产生的保持力，无法满足特高压串补用旁路开关对合闸时间≤30ms的特殊要求；二)由于永磁阀内部的永磁体采用钕铁硼永磁材料，其市场价格较高，因此整个永磁阀成本较高。

以上的现有换向阀都存在一个共性的问题，即从电磁阀或永磁阀线圈得到换向阀动作完成时间在20ms左右(以下称为换向阀动作时间)，配以上两种现有换向阀的液压弹簧操动机构旁路开关的分、合闸时间较长，尤其是合闸时间(换向阀的动作时间+操动机构活塞杆动作时间)为35ms-40ms，无法适用特高压串补工程对旁路开关的要求。为此，本发明提出了一种新型换向阀——斥力换向阀。

发明内容

为满足特高压串联补装置对旁路开关合闸时间≤30ms的特殊要求。本发明设计了一种结构简单、可靠性高、使用寿命长的特高压串补旁路开关用斥力换向阀。

本发明的斥力换向阀是通过如下技术方案实现的：

一种特高压串补旁路开关用斥力换向阀，包括阀体和模块化的斥力阀，阀体内主要设有阀芯，阀体内分有常低压油区、工作油区、常高压油区和阀芯移动区，阀体上设有与常低压油区连通的低压油路接口、与工作油区连通的工作油路接口以及与常高压油区连通的高压油路接口，阀芯中设有用于将常高压油区中的高压油送入阀芯移动区的高压油孔，所述阀体右部设有斥力阀，斥力阀的驱动杆与阀芯相连；所述阀芯的中部固设有压力保持翼，该压力保持翼始终位于工作油区内并与阀芯进行同轴设置。