一种复合触发间隙的真空开关灭弧室制造技术

本实用新型专利技术属于电力高压开关技术领域，涉及一种复合触发间隙的真空开关灭弧室，是一种结合真空开关灭弧室和真空触发间隙二者功能的复合型大功率真空开关器件。触发间隙在微秒级时延内动态接通高压回路，真空开关灭弧室的动、静触头随后关合，稳态接通高压回路。复合触发间隙的真空开关灭弧室是超快速真空开关的核心部件。主要发明专利技术是在常规真空开关灭弧室的静触头侧设置触发极，可引发灭弧室动、静触头之间击穿，由电弧动态接通回路，同时用快速机构驱动灭弧室动触头与静触头关合。本实用新型专利技术可满足故障限流器等应用的超快速接通高压回路的要求。基于本实用新型专利技术组成的超快速开关结构简单，工业实现方便，具有运行可靠、成本低、寿命长等特点。

A vacuum switch interrupter with compound trigger gap

【技术实现步骤摘要】
一种复合触发间隙的真空开关灭弧室
本技术属于电力高压开关
，涉及一种复合触发间隙的真空开关灭弧室。
技术介绍
随着现代电力系统飞速发展，系统短路容量越来越大，已经超过现有保护断路器的参数水平，应用故障限流器(FCL，FaultCurrentLimiter)成为提高输电极限、降低系统短路水平、性价比最高的解决方案，FCL也成为坚强智能电网的组成部分。FCL的核心组件之一是大功率超快速开关，用以在系统发生故障时改变电路拓扑，瞬时插入限流阻抗，需要尽可能短的投入时延。可直接关合大功率电路的真空触发开关(TVS，TriggerdVacuumSwitch)有瞬动功能，导通时延在微秒级，但其动态导通时间仅能持续1个工频半波；现有能稳态导通的快速开关关合时延难以降到3毫秒以下，均满足不了FCL的速度要求，大功率超快速开关属于空白。
技术实现思路
本技术是一种结合真空开关灭弧室和真空触发间隙二者功能的复合型大功率真空开关器件。触发间隙在微秒级时延内动态接通高压回路，真空开关灭弧室的动静触头随后关合，稳态接通高压回路。复合触发间隙的真空开关灭弧室是超快速真空开关的核心部件。本技术的核心是在常规真空开关灭弧室的静触头侧设置一触发电极，可引发灭弧室动、静触头之间击穿，由电弧动态接通回路，同时用快速机构驱动灭弧室动触头与静触头关合，完成稳态合闸。本技术的目的是提供一种结合真空开关灭弧室和真空触发间隙二者功能的复合型大功率真空开关器件，可以在10微秒内动态接通高压回路，并在交变电流第一个零点前完成合闸动作，稳态关合高至上百千安培的大功率回路。本技术的技术方案如下：一种复合触发间隙的真空开关灭弧室，包括真空开关灭弧室、触发极和支撑瓷柱；所述的触发极设在真空开关灭弧室内的静触头的侧面，触发极的尖端指向静触头侧面，形成2mm～5mm的复合真空触发间隙。触发极通过固定密封在真空管金属端盖上的支撑瓷柱引出与控制系统相连。触发极与静触头之间形成真空触发间隙，接受外部千伏级触发脉冲，在微秒时延内发出初始等离子体，引发额定工作电压下的灭弧室动、静触头间的击穿与电弧放电，动态导通开关电路，开关灭弧室的动触头随后与静触头关合，实现开关回路的稳态合闸。其中，真空开关灭弧室内的动触头采用平板铜铬触头，静触头采用杯状纵磁结构，动触头的直径比静触头大5mm～20mm。进一步的，触发极的材料为钨棒、钼棒或它们的合金，触发极与静触头间为10kV以上的绝缘水平，真空管金属端盖、触发极以及支撑瓷柱之间真空密封。真空开关灭弧室开距4mm～20mm，工作电压7.2kV～72.5kV，接通电流峰值10kA—200kA，额定长期通流200A—4000A。触发极的尖端触发电压2kV～20kV。本技术的有益效果：本技术满足故障限流器等应用的超快速接通高压回路的要求。基于本技术组成的超快速开关结构简单，工业实现方便，具有运行可靠、成本低、寿命长等特点。附图说明图1为本技术的真空灭弧室的侧视图。图2为本技术的真空灭弧室的剖面图。图3为本技术的控制与驱动原理框图。图中，1为波纹管；2为真空管壳；3为动触头；4为静触头；5为静导电杆；6为动导电杆；7为屏蔽罩；8为触发极；9为支撑瓷柱；10为真空管金属端盖。具体实施方式以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。本技术的基本创新是由图1～图3所示的可快速导通高压大功率电路的复合触发间隙真空灭弧室。根据图1所示，复合触发间隙真空灭弧室基于常规真空开关灭弧室，在其静触头4侧面设置一个与之绝缘的触发极8，通过固定在真空管金属端盖10上的支撑瓷柱9引出到控制箱。当控制系统C通过TVS触发装置T在触发极8与静触头4之间施加高压脉冲时，产生初始等离子体，随即在承受一定电压的动、静触头之间引发击穿，由击穿电弧动态导通开关电路。C同时给快速开关操动机构A发指令，操动机构A驱动灭弧室动触头3向下快速运动，在工频电流半个周波时间内与静触头4关合，完成电路的稳态接通。如图3所示，TVS-VI为本技术的复合触发间隙的真空灭弧室(VI,VacuumInterrupter)，T为TVS的触发装置(Trigger)，A为VI的快速操动机构(Actuator)，C为控制系统(Controller)。复合触发间隙的真空开关灭弧室必要的工作条件是：额定工作电压7.2kV-72.5kV，触发脉冲峰值2kV--20kV,其他工作参数范围是接通电流峰值10kA—200kA，导通时间小于10微秒；真空开关灭弧室开距4mm--20mm，额定长期通流200A—4000A。应用例中的开关灭弧室参数为(额定工作电压/额定长期通流/接通电流(峰值))：12kV/630A/25(63)kA，整机导通时间≤10μs，燃弧时间/动静触头关合时间≤2ms。真空开关灭弧室开距4mm,动触头3为平板铜铬触头，直径80mm,静触头4为杯状纵磁结构，直径60mm。触发极8的尖端与静触头4的间距2mm,触发脉冲峰值10kV。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合触发间隙的真空开关灭弧室，其特征在于，包括真空开关灭弧室、触发极(8)和支撑瓷柱(9)；所述的触发极(8)设在真空开关灭弧室内的静触头(4)的侧面，触发极(8)的尖端指向静触头(4)的侧面，形成2mm～5mm的复合真空触发间隙；触发极(8)通过固定在真空管金属端盖(10)上的支撑瓷柱(9)引出与控制系统相连；真空开关灭弧室内的动触头(3)采用平板铜铬触头，静触头(4)采用杯状纵磁结构，动触头(3)的直径比静触头(4)大5mm～20mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种复合触发间隙的真空开关灭弧室，其特征在于，包括真空开关灭弧室、触发极(8)和支撑瓷柱(9)；所述的触发极(8)设在真空开关灭弧室内的静触头(4)的侧面，触发极(8)的尖端指向静触头(4)的侧面，形成2mm～5mm的复合真空触发间隙；触发极(8)通过固定在真空管金属端盖(10)上的支撑瓷柱(9)引出与控制系统相连；真空开关灭弧室内的动触头(3)采用平板铜铬触头，静触头(4)采用杯状纵磁结构，动触头(3)的直径比静触头(4)大5mm～20mm。


2.如权利要求1所述的一种复合触发间隙的真空开关灭弧室，其特征在于，所述的触发极(8)的材料为钨棒、钼棒或它们的合金，触发极(8)与静触头(4)间...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹积岩，郭兴宇，黄智慧，王永兴，丛吉远，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21