[发明专利]一种光控真空开关模块

说明书

技术领域

本发明属于电力高压开关领域，涉及一种可实用化的光控真空开关模块技术，用于组成模块式高压真空开关。

背景技术

目前，高压开关领域有两种新型高参数开关，真空开关和SF6开关。SF6开关绝缘性能好，但其泄露的废气对人体有害，并有温室效应。真空开关性能最好，但是在大于35kV的高电压等级应用中，长真空间隙的绝缘有难以克服的困难。应用多断口串联在操动机构方面有问题：现有的高压开关操动机构均位于地电位，与灭弧室之间的绝缘结构复杂，尤其超高压、多断口时结构更复杂，成本也更高。此外，现有高压开关操动机构也难于由电子计算机系统直接控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题提供一种光电控制的、具有高电位操动机构的真空开关模块技术，以实现一种可与电子控制系统直接接口的模块化72.5kV以上高电压真空开关。

本发明的技术方案是：

该光控真空开关模块主要由端盖法兰、真空灭弧室、环氧绝缘筒、滚动连接部件、感应电源线圈、蝶形弹簧、操动机构、硅橡胶绝缘外套、蓄电池、电源管理板、电容器和控制段铝箱组成。光控真空开关模块的操动机构与真空灭弧室等电位直接相连；操动机构经蝶形弹簧直接与真空灭弧室的动导电杆相连；滚动连接部件与真空灭弧室的动导电杆相连；从负荷电流中获取电能的感应电源线圈与电源管理板相连；电源管理板控制蓄电池为电容器充电，由光电器件控制电容器为操动机构励磁；光控真空开关模块通过端盖法兰和控制段铝箱与电力系统连接；硅橡胶绝缘外套包裹环氧绝缘筒，环氧绝缘筒与端盖法兰、控制段铝箱相连。

该光控真空开关模块是在现有的真空开关和光电技术的基础上组成的，其操动机构与真空灭弧室等电位直接相连，取消一般真空开关与操动机构之间的绝缘拉杆；由光电器件控制的蓄电池和电容器为操动机构励磁，感应电源线圈直接从负荷电流中获取电能补充蓄电池和电容器所需能量，并通过光纤在低电位端控制操动机构的动作，操动真空灭弧室完成系统电流的接通与分断。可以根据电压等级串联一定数量的这种光控真空开关模块组成高电压等级的真空开关，取代目前有温室效应的SF6气体高压开关，光纤控制信号可直接由电力系统的计算机控制。

本发明的有益效果是简化电力高压开关的绝缘结构，在高电压等级中应用先进的真空开关技术取代目前有温室效应的SF6开关。由于采用自具型电源，在模块内部解决操动能源问题并由光信号控制，免除操动机构与开关本体的绝缘困难，并使传输的信号可直接连到计算机控制系统，解决了常规高压开关在绝缘和控制方面的不足。开关模块作为智能化高压开关的基本单元，可满足系统对它们在参数和绝缘方面的要求。该技术涉及的模块结构简单、工业实现方便，运行可靠、寿命长，并不受外界环境干扰，通过模块的串联和控制信号的同步触发，可实现72.5kV以上电压等级高压真空开关。

附图说明

图1是光控真空开关模块的典型结构示意图。

图中：1端盖法兰；2真空灭弧室；3环氧绝缘筒；4滚动连接部件；

5感应电源线圈；6蝶形弹簧；7操动机构；8硅橡胶绝缘外套；

9蓄电池；10电源管理板；11电容器；12控制段铝箱。

图2是光控真空开关模块的电路框图。

图中：13机构励磁线圈；14光控电力电子开关；15控制信号输入光缆接口。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。

带铁心感应电源线圈5感应出的二次电流送入宽范围AC/DC电源管理板10和蓄电池9；感应电源线圈5、电源管理板10和蓄电池9为通用器件且依次连接成自具型电源，为电容器11充电；操动机构7为永磁机构，其机构励磁线圈13通以不同方向的电流时，可以完成机构的合分闸操作；控制信号由输入光接口15连到光控电力电子开关14，使电容器11中的电能释放到机构励磁线圈13中，完成真空灭弧室的操动。

参照图1，当高压电流从上端盖法兰1经过真空灭弧室2、感应电源线圈5到控制段铝箱12时，感应电源线圈5中感应出二次电流，经电源管理板10为蓄电池9进行浮充电；操动机构7直接与真空灭弧室2的动导电杆相连；外来动作信号由控制信号输入光缆接口15导入光控电力电子开关14，使电容器11中的电能释放到机构励磁线圈13中，完成真空灭弧室的操动。环氧绝缘筒3和硅橡胶绝缘外套8用于保证灭弧室处于分断状态时的断口外绝缘。

在光控真空开关模块的10％至120％额定电流范围内，带铁心的感应电源线圈5感应出的二次电流送入宽范围AC/DC电源管理板10为长寿命、免维护蓄电池9进行浮充电；当发生过载或短路电流使蓄电池的充电电压超出预定范围时，电源管理板10将停止对蓄电池9的充电。操动机构7通过蝶形弹簧6直接与真空灭弧室2的动导电杆相连，滚动连接部件4完成动导电杆与外部的电通路，省去常规高压开关中尺寸比较大的软连接、绝缘子和触头弹簧；地电位端通过光缆传输过来的开关动作信号经控制信号输入光缆接口15导入光控电力电子开关14，控制电容器11中的电能在规定的时刻释放到机构励磁线圈13中，完成真空灭弧室2的操动。环氧绝缘筒3作为真空灭弧室2的主受力支撑部件，硅橡胶绝缘外套8保证各种外部环境下的绝缘，环氧绝缘筒3与真空灭弧室2之间充以绝缘介质，保证灭弧室处于分断状态时的断口绝缘。