一种用于配电网电源快速切换的开关系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于配电网电源快速切换的开关系统，包括：并联的真空断路器和气体间隙开关，分别与真空断路器和气体间隙开关通讯连接的控制器；所述真空断路器用于承担线路开断和关合的任务；所述气体间隙开关用于承担线路关合的任务，所述气体间隙开关的关合速度大于真空断路器的关合速度；所述控制器用于向真空断路器发送分/合闸信号，以及用于向气体间隙开关发送触发信号；所述真空断路器和气体间隙开关分别向控制器发送对应的状态信号。本发明专利技术将真空断路器与气体间隙开关相结合，能够在工频周波内完成电源快速切换，且触发寿命长、通流能力强，有益于降低因配电网电压暂降，甚至电压中断所造成的重大损失和严重危害。甚至电压中断所造成的重大损失和严重危害。甚至电压中断所造成的重大损失和严重危害。

【技术实现步骤摘要】
一种用于配电网电源快速切换的开关系统


[0001]本专利技术涉及配电网快速控制与保护开关
，尤其是一种用于配电网电源快速切换的开关系统。

技术介绍

[0002]随着智能配电网的快速发展，开关设备除了满足常规的开断和关合要求，还出现大量快速控制和保护的特殊应用需求。传统电力开关设备采用弹簧和液压操动机构，两者的合闸时间动辄数十毫秒，快速控制和保护能力不足的问题愈加凸显；高压大容量的电力电子开关需要多个元件串并联使用，结构复杂、成本高昂。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种用于配电网电源快速切换的开关系统，将真空断路器与气体间隙开关相结合，能够实现电源的快速切换。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：
[0005]一种用于配电网电源快速切换的开关系统，开关系统包括：并联的真空断路器和气体间隙开关，分别与真空断路器和气体间隙开关通讯连接的控制器；
[0006]所述真空断路器用于承担线路开断和关合的任务；所述气体间隙开关用于承担线路关合的任务；所述气体间隙开关的触通时间小于真空断路器的合闸时间；所述控制器用于向真空断路器发送分/合闸信号，以及用于向气体间隙开关发送触发信号。
[0007]优选的，若开关系统用于切断电源对负载的供电，则控制器向真空断路器发送分闸信号。
[0008]优选的，若开关系统用于引入电源对负载的供电，则控制器向气体间隙开关发送触发信号且同时向真空断路器发送合闸信号，气体间隙开关接收到触发信号触通后，电源通过气体间隙开关支路对负载供电，待真空断路器完成合闸动作以及气体间隙开关中的电弧熄灭后，电源通过真空断路器的线路对负载供电。
[0009]优选的，配电网电源包括主电源和备用电源；分别在每个电源与负载之间设置所述开关系统。
[0010]优选的，所述真空断路器和气体间隙开关分别向控制器发送对应的状态信号。
[0011]优选的，所述气体间隙开关的触通时间小于0.2ms。
[0012]优选的，所述真空断路器采用混合式操动机构，包括永磁机构和电磁斥力机构；
[0013]所述永磁机构作为合闸机构，提供合闸保持力；
[0014]所述斥力机构作为分闸机构，依靠电容对线圈盘放电，在斥力盘中产生涡流，用于完成分闸动作。
[0015]优选的，所述气体间隙开关包括：高压电极、地电极、触发腔、触发回路；
[0016]所述高压电极与地电极电极相互平行；
[0017]所述触发腔由地电极、触发针电极、绝缘件构成；所述地电极的顶端开设有喷射
孔，所述绝缘件正对喷射孔置于地电极内部，所述触发针电极正对喷射孔置于绝缘件内部，地电极、触发针电极、绝缘件三者紧密抵接；
[0018]所述高压电极连接高压直流电；所述地电极接地；所述触发针电极连接所述触发回路。
[0019]优选的，所述触发回路包括：脉冲变压器T、脉冲电容C、二极管D、电阻R、晶闸管SCR；
[0020]所述脉冲变压器T包括原边T1和副边T2；所述脉冲电容C的一端连接原边T1的a端，脉冲电容C的另一端接地；所述二级管D的负极端连接原边T1的b端，二级管D的正极端接地；所述电阻R的一端连接副边T2的b端，电阻R的另一端连接地电极；所述晶闸管SCR的正极端接原边T1的b端，晶闸管SCR的负极端并联二极管D后连接脉冲电容C的接地端；所述副边T2的a端与触发针电极连接。
[0021]优选的，所述晶闸管SCR响应于控制器所发送的触发信号，晶闸管SCR接收到触发信号后，控制脉冲电容C放电，经脉冲变压器T产生高压脉冲，触发触发针电极向触发腔放电，电弧电流烧蚀绝缘件，等离子体积聚后在喷射孔处以高气压喷入高压电极与地电极之间的主间隙，提供初始带电粒子诱导主间隙击穿，气体间隙开关触通。
[0022]本专利技术的优点在于：
[0023](1)相比于传统电力开关设备、高压大容量的电力电子开关，本专利技术所述一种用于配电网电源快速切换的开关系统，将真空断路器与气体间隙开关相结合，能够实现电源的快速切换。
[0024](2)本专利技术将真空断路器与气体间隙开关相结合，能够在工频周波内完成的电源快速切换，且触发寿命长、通流能力强，有益于降低因配电网电压暂降，甚至电压中断所造成的重大损失和严重危害。
[0025](3)本专利技术通过控制器集成应用气体间隙开关和快速真空断路器实现特快速开合的灵活控制，触发寿命高，满足电源快速切换的要求，且成本低、耐压和通流参数高。
[0026](4)喷射等离子体触发型气体间隙开关，经触发腔电弧电流烧蚀绝缘件即聚四氟乙烯产气材料，产生等离子体，大量积聚后在喷射孔处高气压喷射，提供气体间隙击穿放电的初始电子，其在主间隙内迅速发展，使得等离子体头部与高压电极间电场严重畸变，主间隙诱导击穿，实现了气体间隙开关在较低工作电压即工作系数、低触发能量下的快速稳定导通，且结构简单、成本低、耐压和通流参数高，具有显著的技术经济优势和广阔的应用前景。
附图说明
[0027]图1为开关系统的结构图。
[0028]图2为一种用于配电网电源快速切换的开关系统拓扑图。
[0029]图3为气体间隙开关触发装置电路图。
[0030]图4为等离子体喷射触发型气体间隙开关的触发腔示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]由图1所示，一种用于配电网电源快速切换的开关系统，包括：并联的真空断路器10和气体间隙开关20，分别与真空断路器10和气体间隙开关20通讯连接的控制器30。
[0033]所述真空断路器10用于承担线路开断和关合的任务；所述气体间隙开关20用于承担线路关合的任务，所述气体间隙开关20的关合速度大于真空断路器10的关合速度；所述控制器30用于向真空断路器10发送分/合闸信号，以及用于向气体间隙开关20发送触发信号；所述真空断路器10和气体间隙开关20分别向控制器30发送对应的状态信号。
[0034]若开关系统用于切断电源对负载的供电，则控制器30向真空断路器10发送分闸信号。
[0035]若开关系统用于导通电源对负载的供电，则控制器30向气体间隙开关20发送触发信号且同时向真空断路器10发送合闸信号，气体间隙开关20接收到触发信号后先进行导通，电源通过气体间隙开关20的线路对负载的供电，待真空断路器完成合闸动作以及气体间隙开关20中的电弧熄灭后，电源通过真空断路器10的线路对负载的供电。
[0036]配电网电源包括主电源和备用电源，由图2所示，在主电源与负载之间设置第一开关系统，在备用主电源与负载之间设置第二开关系统，正常状态下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，开关系统包括：并联的真空断路器(10)和气体间隙开关(20)，分别与真空断路器(10)和气体间隙开关(20)通讯连接的控制器(30)；所述真空断路器(10)用于承担线路开断和关合的任务；所述气体间隙开关(20)用于承担线路关合的任务；所述气体间隙开关(20)的触通时间小于真空断路器(10)的合闸时间；所述控制器(30)用于向真空断路器(10)发送分/合闸信号，以及用于向气体间隙开关(20)发送触发信号。2.根据权利要求1所述的一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，若开关系统用于切断电源对负载的供电，则控制器(30)向真空断路器(10)发送分闸信号。3.根据权利要求1所述的一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，若开关系统用于引入电源对负载的供电，则控制器(30)向气体间隙开关(20)发送触发信号且同时向真空断路器(10)发送合闸信号，气体间隙开关(20)接收到触发信号触通后，电源通过气体间隙开关(20)支路对负载供电，待真空断路器完成合闸动作以及气体间隙开关(20)中的电弧熄灭后，电源通过真空断路器(10)的线路对负载供电。4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，配电网电源包括主电源和备用电源；分别在每个电源与负载之间设置所述开关系统。5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，所述真空断路器(10)和气体间隙开关(20)分别向控制器(30)发送对应的状态信号。6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，所述气体间隙开关(20)的触通时间小于0.2ms。7.根据权利要求1所述的一种用于配电网电源快速切换的开关系统，其特征在于，所述真空断路器采用混合式操动机构，包括永磁机构和电磁斥力机构；所述永磁机构作为合闸机构，提供合闸保持力；所述斥力机构作为分...

【专利技术属性】
技术研发人员：董冰冰，陈子建，宋家乐，张泽霖，陶磊，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：