[实用新型]带有耦合电抗器的大功率开关

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及电气开关技术领域，特别涉及大功率开关的设计和制造。

【背景技术】

随着电力系统的发展，短路电流水平不断增长，尤其是发电机出口处，短路电流可能很高，通过改进灭弧室来提高开关的开断能力存在很高的技术难度，并且需要较长的研发周期和较高的研发成本。另一种思路是利用现有的开断技术和成熟的断路器产品，通过多个断路器并联或将限流装置与断路器配合使用来完成开断高数值短路电流的任务。

专利“基于紧耦合空心电抗器的并联型断路器”(CN101814402A)提出了一种耦合电抗器与断路器相结合的技术方案，紧耦合电抗器的两臂的电流输入端在同侧并且短接，两臂电流输出端分别与两台断路器连接，断路器的另一端短接后再接入系统，利用紧耦合电抗器实现自动均流和限流功能，提高了整体的开断能力。

该技术方案的耦合电抗器和断路器在接入系统后还要长期承载负荷电流，这对耦合电抗器和断路器的耐热能力与散热水平都提出了较高的要求；另外，大功率开关在结构、尺寸和布局等方面可能受到诸多限制，本实用新型根据开关设备的限制因素和实际需要提出了一种将该技术方案应用于大功率开关的实施方法和布置方式。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种带有耦合电抗器的大功率开关，通过在灭弧支路中整合耦合电抗器的方式，使开关具备开断更高数值短路电流的能力。

为达到上述目的，本实用新型所述的大功率开关包括空心管状第一和第二主导体、第一和第二连接体、第一和第二静主触头、动主触头、由两个灭弧室组成的并联开断装置、耦合电抗器、环状第一和第二绝缘体以及操动机构；所述第一主导体、第一连接体、第一静主触头、动主触头、第二静主触头、第二连接体和第二主导体依次串联连接组成开关的主导电回路；并联开断装置和耦合电抗器串联连接组成开关的灭弧支路，灭弧支路与主导电回路并联连接。

所述并联开断装置和耦合电抗器位于主导体内部，并且与第一主导体同轴布置。

所述耦合电抗器内外线圈的一侧接头与第一主导体连接，内外线圈的另一侧接头分别与并联开断装置的两个灭弧室相连，两个灭弧室的另一侧短接后经过第二内、外连接体连接至第二主导体上。

所述并联开断装置中的灭弧室采用真空灭弧室或者气吹灭弧室，如果并联开断装置采用真空灭弧室，则驱动开断装置的操动机构选用弹簧操动机构或者具有选相功能的永磁操动机构。

所述主导电回路的阻值小于灭弧支路的阻值。

所述第一和第二静主触头与动主触头一起构成了主导电回路开关，此主导电回路开关具备一定的耐电弧烧蚀能力和熄灭电弧能力。

所述第一外连接体和第一内连接体相连，第二外连接体和第二内连接体相连；第一外连接体和第二外连接体通过第一绝缘体连接，第一内连接体和第二内连接体通过第二绝缘体连接；第一和第二外连接体、第一和第二内连接体以及第一和第二绝缘体共同围成空腔；所述第一和第二静主触头以及动主触头位于该空腔内。

另一设计中，所述第一外连接体和第二外连接体通过第一绝缘体连接，第一外连接体又通过第二绝缘体和开断装置的灭弧室的静侧连接；所述第二外连接体直接和第二内连接体相连，第二内连接体的另一端与开断装置的灭弧室的动侧连接；开断装置的灭弧室的静侧之间还设置有中间绝缘体；开断装置前后两侧的第一和第二外连接体、第一和第二内连接体、第一和第二绝缘体以及中间绝缘体共同围成一个大的空腔，所述第一和第二静主触头、动主触头以及开断装置都位于该空腔内。

所述耦合电抗器与开断装置相连的一端与主导体及内连接体之间具有足够的绝缘水平，它可以通过气体间隙建立，也可通过绝缘体阻隔建立，即具备足够的耐电压能力而不会发生击穿。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型所述的大功率开关由主导电回路与灭弧支路并联而成，采用具有较大导流截面和散热面积的主导体承载负荷电流，而耦合电抗器和并联开断装置组成的灭弧支路仅在开断短路电流的短暂时间内通流，虽然短路电流很大，但是因为从通流到开断仅有几十毫秒，时间很短发热有限，所以能降低对耦合电抗器和并联开断装置耐热水平的要求，有利于控制设计参数和降低开发成本。

本实用新型所述的大功率开关将耦合电抗器作为灭弧支路的一部分置于开关内部，增加了整个开关的集成度。

若开断装置采用真空灭弧室并联，可减少SF₆气体用量，有利于环保；再配以永磁操动机构，能够实现灭弧室的选相分合闸，从而缩短燃弧时间，既有利于开断又减少了电弧对触头的烧损，延长了开断装置的寿命。