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一种多断口特高压直流断路器结构

一种多断口特高压直流断路器结构

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:不限
  • 发布日期:2020-11-23
  • 技术成熟度:未知
交易价格: ¥面议
  • 法律状态核实
  • 签署交易协议
  • 代办官方过户
  • 交易成功

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  • 申请号 CN201110294265.3 
  • 公开号 CN102360990A 
  • 申请日 2011/09/30 
  • 公开日 2012/02/22 
  • 申请人 中国电力科学研究院  
  • 优先权日期  
  • 发明人 刘智刚 彭畅 王秀环 温家良 雷林旭 于坤山 荆平  
  • 主分类号 H01H71/00 
  • 申请人地址 100192 北京市海淀区清河小营东路15号 
  • 分类号 H01H71/00;H02J1/00 
  • 专利代理机构 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 徐国文 
  • 有效性 授权 
  • 法律状态 发明专利申请公布
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    项目简介

    本发明提出了一种多断口特高压直流断路器结构,该结构包括谐振电容器组、多断口断路器、电抗器组、避雷器组、平台和用于支撑平台的各支柱,所述谐振电容器组、电抗器组和避雷器组位于平台上,所述多断口断路器位于平台的一侧,所述避雷器组与多断口断路器相并联,所述电抗器组与谐振电容器组串联后、再一起与多断口断路器相并联。该特高压直流断路器结构的布局合理,受力均匀,模态固有频率对抗震影响显著,可以避开地震时的频率峰值,能够提高特高压直流断路器的稳定性、可靠性、抗震性能及其开断输电系统直流电流安全性,而满足特高压直流断输电系统长期稳定运行和高可靠性要求;该特高压直流断路器结构特别适用于直流工程的直流场。

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  • 02

    说明书

    技术领域本发明属于直流断路器领域,具体涉及一种多断口特高压直流断路器结构。背景技术随着国民经济的增长,中国用电需求不断增加,中国的自然条件以及能源和负荷中心的分布特点使得超远距离、超大容量的电力传输成为必然。为减少输电线路的损耗和节约宝贵的土地资源,需要一种经济、高效的输电方式。特高压直流输电是一种经济、高效、超远距离、超大容量的输电方式,具有输送容量大,输电距离长的特点,而且具有良好的经济性。特高压直流断路器是直流输电系统中的重要设备,通常建造在直流输电场,并与直流换流阀厅相配套。特高压直流断路器用于断开直流输电系统线路中的电流,由在直流系统中不存在自然过零点,为了很好的断开直流电流,就需要产生一个过零点用于熄灭电弧,而且要吸收断开直流电流时的能量。为了确保开断直流系统电流的可靠性及安全性,对特高压直流断路器技术性要求是很高的。目前国内还没有类似的技术专利。发明内容为了克服现有技术的缺陷,本发明的目的在于提出一种具有良好稳定性、可靠性和抗震性能的多断口特高压直流断路器结构。为此,本发明的多断口特高压直流断路器结构是通过如下技术方案实现的:一种多断口特高压直流断路器结构,该结构包括谐振电容器组、多断口断路器、电抗器组、避雷器组、平台和用于支撑平台的各支柱,所述谐振电容器组、电抗器组和避雷器组位于平台上,所述多断口断路器位于平台的一侧,所述避雷器组与多断口断路器相并联,所述电抗器组与谐振电容器组串联后、再一起与多断口断路器相并联。其中,所述每个支柱与平台之间均设有支柱绝缘子。其中,所述支柱绝缘子与平台和支柱分别通过球形支座相连接。其中,每两个相邻的支柱之间均设有呈交叉布置的一对斜拉装置,每个斜拉装置的上端与平台相固接、下端与支柱相固接。其中,所述斜拉装置包括复合绝缘子、阻尼弹簧装置和花篮螺栓,所述复合绝缘子的上、下端分别与平台和花篮螺栓相固接,所述阻尼弹簧装置的上、下端分别与花篮螺栓和支柱相固接。其中,所述阻尼弹簧装置包括拉力杆、缸套、碟簧组、法兰端盖和固定螺栓,所述缸套的两端分别固设有与缸套同轴设置的端盖和圆环;所述拉力杆上套设有碟簧组,所述碟簧组的外周套设有缸套,所述拉力杆的一端穿过缸套的端盖置于缸套的外部、设在拉力杆另一端的挡板卡接于圆环的内径处;所述法兰端盖与缸套的圆环通过固定螺栓相固接。其中,所述法兰端盖上设有耳柄,所述耳柄和拉力杆上均设有连接孔且两个连接孔的轴线方向一致;所述缸套上开设有用于排除缸套内积水的排水孔。其中,所述多断口断路器包括三个单相交流SF6断路器,每个单相交流SF6断路器的灭弧室通过连接母线进行串联。其中,所述平台包括主梁和固定于主梁之上的次梁,所述主梁的轴线与次梁的轴线相垂直,所述谐振电容器组、电抗器组和避雷器组固定于平台的次梁上。其中,所述平台的主梁至少为2根,次梁至少为10根。本发明的有益效果是:该特高压直流断路器结构的布局合理,受力均匀,模态固有频率对抗震影响显著,可以避开地震时的频率峰值,能够提高特高压直流断路器的稳定性、可靠性、抗震性能及其开断输电系统直流电流安全性,而满足特高压直流输电系统长期稳定运行和高可靠性要求;该特高压直流断路器结构特别适用于直流工程的直流场。附图说明图1是本发明的特高压直流断路器结构的结构示意图;图2是阻尼弹簧装置的结构示意图;其中,1-谐振电容器组,2-平台,3-支柱绝缘子,4-复合绝缘子,5-球形支座,6-阻尼弹簧装置,61-拉力杆,62-缸套,63-碟簧组,64-法兰端盖,65-固定螺栓,66-端盖,67-圆环,68-挡板,69-耳柄,610-连接孔,611-排水孔,7-多断口断路器,8-电抗器组,9-避雷器组,10-支柱,11-花篮螺栓,12-主梁,13-次梁。具体实施方式下面结合附图对本发明的特高压直流断路器结构做进一步详细的说明。该特高压直流断路器结构位于在换流阀阀厅外部,在室外直流场中运行,为了保证在各种恶劣的自然环境条件下均能可靠和稳定运行及绝缘要求,特高压直流断路器的结构如图1所示,其主要包括谐振电容器组1、断路器7、电抗器组8、避雷器组9和支撑框架。支撑框架包括平台2和支柱10。本例中,平台2包括至少两根主梁12和至少十根次梁13,次梁固定于主梁之上、且主梁的轴线与次梁的轴线相互垂直布置,其中谐振电容器组1、电抗器组8和支撑避雷器组9分别固定于次梁13之上,多断口断路器7固定于平台的一侧且其底端通过地脚螺栓固定于地基基础上;避雷器组9与多断口断路器7相并联,电抗器组8与谐振电容器组1串联后、再一起与多断口断路器7相并联,多断口断路器7通过母排分别与谐振电容器组1、电抗器组8和避雷器组9相连。为了使位于平台上的谐振电容器组、电抗器组和避雷器组对地绝缘,最好在平台2与用于支撑平台的四根支柱10之间分别设置一支柱绝缘子3,以采用瓷支柱绝缘子组为佳;每个支柱绝缘子3分别通过球头支座5与相对应的主梁12及支柱10相连接:设在立柱10底端的法兰与地脚螺栓固定于地基基础上,设在立柱顶端的法兰通过螺栓与球形支座5相连接,该球形支座又通过螺栓与设在支柱绝缘子3底端的法兰固接;设在支柱绝缘子3顶端的法兰与另一球形支座通过螺栓相固接,该球形支座与设在主梁底端的法兰通过螺栓相固接。为了使该断路器结构具有更好的稳定性,在每两个相邻的支撑装置之间分别设有两个呈交叉布置的斜拉装置,每个斜拉装置的上端与平台的主梁12相固接、每个斜拉装置的下端与支柱10相固接。斜拉装置主要由复合绝缘子4、阻尼弹簧装置6和花篮螺栓11构成,复合绝缘子的上、下端分别与平台的主梁12和花篮螺栓11相固接,阻尼弹簧装置6的上、下端分别与花篮螺栓11和支柱10相固接。如图2所示,该阻尼弹簧装置主要包括拉力杆61、缸套62、碟簧组63、法兰端盖64和固定螺栓655。缸套62的左端固设有端盖66,缸套的右端固设有圆环67;端盖和圆环均与缸套进行同轴设置,圆环67的内径与缸套62的内径相等、其外径大于缸套的外径。拉力杆上套设有碟簧组63,碟簧组是由数片蝶形弹簧对合组合而成,碟簧组63的外侧套设有缸套12,碟簧组的左端顶在缸套的端盖66上,碟簧组的右端顶在拉力杆右端的挡板68上,在拉力杆61受外力向外拉伸时,通过该挡板对碟簧组进行限位;拉力杆61的左端穿过缸套左端的端盖66置于缸套外部,拉力杆右端的挡板68卡接于圆环67的内径处,该圆环与一法兰端盖64通过国定螺栓进行固定,通过该法兰端盖使缸套62形成一个封闭结构。法兰端盖64上设有耳柄69,该耳柄和露在缸套外部的拉力杆上均分别设有一个与直流断路器的其他部件固定的连接孔610,两个连接孔的轴线方向一致。缸套62上还开有排水孔611,用于排除缸套内的积水,防止阻尼弹簧装置锈蚀,可延长整个装置的使用寿命。为了进一步增强整个装置的强度、可靠性和使用寿命,整个装置各部件的材料最好选用高强度合金钢制造并采用热镀锌工艺进行防腐处理,固定螺栓65最好采用高等级不锈钢螺栓。采用上述结构的阻尼弹簧装置不但提高了整个装置的安全性和可靠性,还可达到超高强度的缓冲拉力,可以使本发明的特高压直流断路器结构的支撑框架具有良好的抗震性能和缓冲性能,能够提高特高压直流断路器结构的运行可靠性。下面分别介绍该特高压直流断路器结构中各部件的功能:1)谐振电容器组1,包括叠层放置的四组(共48只)电容器,组与组之间相并联,每组中的12只电容器之间相串联;谐振电容器组的作用是与电抗器组8相匹配,产生谐振,从而使直流电流产生过零点,而熄灭电弧。2)电抗器组8,包括叠层放置的两个干式空心电抗器;电抗器组的作用是与谐振电容器组1相匹配,产生谐振,从而使直流电流产生过零点,而熄灭电弧。3)避雷器组9,包括叠层放置的36只避雷器,避雷器之间相互并联;避雷器组的作用是限制多断口断路器的各断口电压并吸收直流大电流分断时产生的能量。4)多断口断路器7,本例中采用由相互串联的三个单相的252KV交流SF6断路器组成的三断口断路器,每个单相交流SF6断路器的灭弧室通过连接母线进行串联连通;多断口断路器的作用是当直流电流产生过零点时切断直流电流。在实际应用中,可根据施工需求增加或减少单相交流SF6断路器的数量从而组成与施工环境相适应的多断口断路器。5)斜拉装置,其作用是在每两个相邻的立柱之间,分别连接4个方向的平台与支柱,并使之产生一定拉力,从而使支撑框架稳固及满足抗震要求。6)球形支座组,其作用是用于连接平台与支柱绝缘子以及支柱绝缘子与下部支柱,连接螺栓均采用高强度螺栓。其目的可消除平台与支柱绝缘子和支撑支柱之间的弯曲内应力,并起到缓冲及抗震作用。球形支座组由上端球节点球、上端球节点座、下端球节点球、下端球节点座组成,材料为高强度合金结构钢,超精加工制造,防腐热镀锌处理。7)阻尼弹簧装置,其作用是连接位于平台4角的斜拉绝缘子与支柱,并产生一定预紧拉力,提高支撑框架整体刚性及抗震缓冲性能。它由蝶簧组、花篮螺栓、拉力杆、缸体套等组成。8)支撑框架,由平台、4个支柱绝缘子和4根支柱组成,通过用于连接平台和支柱的支柱绝缘子,使位于平台上的电容器组、电抗器组及避雷器组能够对地绝缘。4根支柱通过4组球形支座分别与相应4个支柱绝缘子连接,并且4个支柱绝缘子通过4组球形支座与平台的2根主梁相连接,2根主梁上分别支撑有10根次梁,其中6根次梁用来支撑避雷器组,4根次梁用来支撑电容器组及电抗器组,在平台的下方、每两根相邻的立柱之间分别交叉设置一对斜拉装置,其在横向和纵向分别实现与主梁、支柱之间的固定,进一步加强了该支撑框架的稳定性。该支撑框架的作用是将直流断路器结构的各个元器件有效整合在一起,要考虑机械结构强度、刚度的要求,又要考虑过电压及绝缘配合,还要考虑直流断路器整体抗震缓冲性能。综上所述,该特高压直流断路器结构可以提高开断输电系统直流电流的安全性,从而满足直流输电系统长期稳定运行和高可靠性要求。最后应该说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,结合上述实施例对本发明进行了详细说明,所属领域的普通技术人员应当理解到:本领域技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。
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