一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法及装置与流程

本申请涉及真空断路器技术领域，尤其涉及一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法及装置。

背景技术：

在我国，中、低压配电网普遍通过采用并联电容器组的方式来实现对系统的无功补偿和电压控制。近年来，随着我国经济的快速发展，电力需求量和电网结构复杂性也随之不断增加，使得系统负荷时常变化。此时，就要求配电网根据电网负荷变化及时改变并联补偿电容器的电容投入量，因此配电网并联电容器的投切操作日趋频繁，有时每日均需要进行多次投切操作来维持系统电压的稳定。

合闸涌流和分闸过电压是随机投切过程中影响电容器组可靠运行的两大主要危害因素，真空断路器投切并联电容器时常发生电容器损坏、断路器炸裂等事故。

为了解决上述问题，研究人员研制出了更加可靠的投切技术，即选相控制合(分)闸技术，这种方法可大大降低电容器组投入时的涌流以及切除时的重燃概率，比合闸电阻和串联电抗器等抑制涌流与过电压的措施更加经济有效。段雄英等人研究了相控断路器的控制策略和影响控制效果的因素，在此基础上开发了一种应用于中压领域的永磁操动机构相控真空断路器，并进行了模拟试验。kohyama等人基于介质强度降低率和断路器合闸的机械分散性，提出了一种用于计算超高压相控断路器合闸过电压最大值和最小值的计算方法，理论计算值与实验室测试基本一致。brunke等人提出了3种抑制变压器合闸涌流的控制策略，并通过仿真和实验室试验分别验证了这3种方法的有效性。

虽然研究人员对相控技术做了很多的研究，但对于多断口串联真空断路器的非同步合分技术研究甚少，即目前行业中常见的双断口真空断路器，两个真空灭弧室同步合、分操作，两个串联真空灭弧室都经受高频涌流预击穿电弧烧蚀，因此两个真空灭弧室的触头都会受到破坏，在这种情况下串联双断口的绝缘强度大幅度降低。

技术实现要素：

本申请提供了一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法及装置，以解决虽然研究人员对相控技术做了很多的研究，但对于多断口串联真空断路器的非同步合分技术研究甚少，即目前行业中常见的双断口真空断路器，两个真空灭弧室同步合、分操作，两个串联真空灭弧室都经受高频涌流预击穿电弧烧蚀，因此两个真空灭弧室的触头都会受到破坏，在这种情况下串联双断口的绝缘强度大幅度降低的问题。

一方面，本申请提供一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法，其步骤如下：

使用控制电闸，应用非同步开合方法控制两个真空灭弧室，所述使用方法包括：

闭合控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，使真空灭弧室vi2的触头承受高频涌流的烧蚀；

打开控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，开断短路故障电流。

可选的，所述真空断路器控制方法的动作时序特征包括：

闭合控制电闸，进行关合操作，两个串联真空断口的合闸时间存在一个时间间隔δtc；

真空灭弧室vi1在t1时刻合闸，真空灭弧室vi2在t2时刻关合；

真空灭弧室vi1实现无电流关合，高频涌流预击穿电弧只在真空灭弧室vi2上产生，只有真空灭弧室vi2内的触头表面被破坏；

所述时间间隔δtc长于真空灭弧室vi1的关合时间，真空灭弧室vi1的触头表面不受涌流电弧烧蚀。

可选的，所述真空断路器控制方法的动作时序特征还包括：

打开控制电闸，进行分闸操作，两个串联真空断口的合闸时间也存在一个时间间隔δto；

真空灭弧室vi1在t3时刻分闸，真空灭弧室vi2在t4时刻分闸；

所述时间间隔δto小于真空灭弧室vi1的燃弧时间；

开断瞬间产生数百安培的电弧电流老炼真空灭弧室vi2的触头，消除高频涌流电弧烧蚀对触头表面的破坏，提高其断口绝缘强度。

另一方面，本申请提供一种电容器用串联双断口真空断路器，其特征在于，包括：

两个真空灭弧室，真空灭弧室vi1被配置为开断短路故障电流，真空灭弧室vi2被配置为关合高频涌流。

可选的，所述真空灭弧室vi1内触头的材料是cucr合金，所述真空灭弧室vi2内触头的材料是cuw合金。

本发明的串联双断口真空断路器投切电容器组的控制策略，其特征在于：

采用非同步分合技术，通过时序控制，控制两个串联断口的开(合)时刻，使得仅真空灭弧室vi2内的触头受到高频涌流预击穿电弧的烧蚀，而真空灭弧室vi1内的触头负责开断短路故障电流。在进行关合操作时两个串联真空断口合闸时间存在一个间隔δtc，负责短路电流开断的真空灭弧室vi1在t1时刻合闸后，负责关合高频涌流的真空灭弧室vi2在t2时刻进行关合。这样真空灭弧室vi1就实现了无电流关合，高频涌流预击穿电弧只会在真空灭弧室vi2上产生，因此只有真空灭弧室vi2的触头表面受到破坏。要求δtc要超过vi1的关合时间，以确保真空灭弧室vi1的触头表面不受到涌流电弧烧蚀；分闸操作时，两个断口之间也存在一个时间间隔δto。真空灭弧室vi1首先在t3时刻分开，真空灭弧室vi2在t4时刻分开。要求δto小于真空灭弧室vi1的燃弧时间，目的是开断时利用数百安培的电弧电流对真空灭弧室vi2的触头进行老炼，进而消除高频涌流电弧烧蚀对触头表面的破坏，提高其断口绝缘强度。

这样基于上述用于投切电容器组的串联双断口真空断路器及非同步合分的控制策略，在开关的关合过程中，由cucr触头材料加工的触头不承受任何形式关合电流的烧蚀，高频涌流预击穿电弧以及其它关合电流预击穿电弧的烧蚀完全由真空灭弧室vi2内抗烧蚀性强的cuw触头承受，由此使该断路器的抗烧蚀能力大大提高，开断串联双断口的整体绝缘强度也得以提高。在开关的开断过程中，由开断能力强的真空灭弧室vi1的触头开断短路故障电流，保证了断路器的开断能力。

由以上技术方案可知，本申请提供一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法及装置，所述方法步骤包括使用控制电闸，应用非同步开合方法控制两个真空灭弧室，所述使用方法包括：闭合控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，使真空灭弧室vi2的触头承受高频涌流的烧蚀；打开控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，开断短路故障电流。

本申请提供的电容器用串联双断口真空断路器的两个断口可以进行不同步操作，真空断路器vi1的灭弧室具有很强的开断短路电流的能力，真空断路器的vi2灭弧室具有很强的抗高频涌流烧蚀的能力，基于上述用于投切电容器组的串联双断口真空断路器及非同步合分的控制策略，使本申请的抗烧蚀能力大大提高，开断串联双断口的整体绝缘强度也得以提高，保证了断路器的开断能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法的分合操作时序图；

图2为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法中合闸操作过程时断口及极柱回路状态图；

图3为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法中分闸操作过程时断口及极柱回路状态图；

图4为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

真空断路器因其灭弧介质和灭弧后触头间隙的绝缘介质都是高真空而得名，其具有体积小、重量轻、适用于频繁操作、灭弧不用检修的优点，在配电网中应用较为普及。真空断路器是3～10kv，50hz三相交流系统中的户内配电装置，可供工矿企业、发电厂、变电站中作为电器设备的保护和控制之用，特别适用于要求无油化、少检修及频繁操作的使用场所，断路器可配置在中置柜、双层柜以及固定柜中作为控制和保护高压电气设备用。

参见图1，为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法的分合操作时序图，其步骤如下：

使用控制电闸，应用非同步开合方法控制两个真空灭弧室，所述使用方法包括：

闭合控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，使真空灭弧室vi2的触头承受高频涌流的烧蚀；

打开控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，开断短路故障电流。

参见图2，为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法中合闸操作过程时断口及极柱回路状态图，在一种具体的实施例中，所述真空断路器控制方法的动作时序特征包括：

闭合控制电闸，进行关合操作，两个串联真空断口的合闸时间存在一个时间间隔δtc；

真空灭弧室vi1在t1时刻合闸，真空灭弧室vi2在t2时刻关合；

真空灭弧室vi1实现无电流关合，高频涌流预击穿电弧只在真空灭弧室vi2上产生，只有真空灭弧室vi2内的触头表面被破坏；

所述时间间隔δtc长于真空灭弧室vi1的关合时间，真空灭弧室vi1的触头表面不受涌流电弧烧蚀。

参见图3，为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法中分闸操作过程时断口及极柱回路状态图，在一种具体的实施例中，所述真空断路器控制方法的动作时序特征还包括：

打开控制电闸，进行分闸操作，两个串联真空断口的合闸时间也存在一个时间间隔δto；

真空灭弧室vi1在t3时刻分闸，真空灭弧室vi2在t4时刻分闸；

所述时间间隔δto小于真空灭弧室vi1的燃弧时间；

开断瞬间产生数百安培的电弧电流老炼真空灭弧室vi2的触头，消除高频涌流电弧烧蚀对触头表面的破坏，提高其断口绝缘强度。

参见图4，为本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器的结构示意图，包括两个真空灭弧室，真空灭弧室vi1被配置为开断短路故障电流，真空灭弧室vi2被配置为关合高频涌流。

在一种具体的实施例中，所述真空灭弧室vi1内触头的材料是cucr合金，所述真空灭弧室vi2内触头的材料是cuw合金。

cucr合金具有较高的短路电流开断能力，而cuw合金则具有抗烧蚀、抗熔焊性强的能力。

结合附图和实施例对本发明进一步说明：

一种电容器组投切用串联双断口真空断路器由两个真空灭弧室组成，两路控制信号分别控制该断路器的两个真空灭弧室动作，真空灭弧室vi1内的触头选择具有较高短路电流开断能力的cucr合金材料，真空灭弧室vi2内的触头选择抗烧蚀、抗熔焊性强的cuw合金。

通过时序控制，控制两个串联断口的开(合)时刻，使得仅真空灭弧室vi2内的触头受到高频涌流预击穿电弧的烧蚀，而真空灭弧室vi1内的触头负责开断短路故障电流。图1为串联双断口真空断路器分合操作时序图，在进行关合操作时两个串联真空断口合闸时间存在一个间隔δtc，负责短路电流开断的真空灭弧室vi1在t1时刻合闸后，负责关合高频涌流的真空灭弧室vi2在t2时刻进行关合。这样真空灭弧室vi1就实现了无电流关合，高频涌流预击穿电弧只会在真空灭弧室vi2上产生，只有真空灭弧室vi2的触头表面受到破坏。要求δtc要超过真空灭弧室vi1的关合时间，以确保真空灭弧室vi1的触头表面不受到涌流电弧烧蚀；分闸操作时，两个断口之间也存在一个时间间隔δto。真空灭弧室vi1首先在t3时刻分开，真空灭弧室vi2在t4时刻分开。要求δto小于真空灭弧室vi1的燃弧时间，目的是利用开断时的数百安培电弧电流对真空灭弧室vi2内的触头进行老炼，进而消除高频涌流电弧烧蚀对触头表面的破坏，提高其断口绝缘强度。整个合分过程中串联双断口真空断路器合、分闸操作过程中断口及极柱回路状态如图2和图3所示。

本申请提供的一种电容器用串联双断口真空断路器控制方法及装置，所述方法步骤包括使用控制电闸，应用非同步开合方法控制两个真空灭弧室，所述使用方法包括：闭合控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，使真空灭弧室vi2的触头承受高频涌流的烧蚀；打开控制电闸，控制真空灭弧室vi1先动作，开断短路故障电流。本申请提供的电容器用串联双断口真空断路器的两个断口可以进行不同步操作，真空断路器vi1的灭弧室具有很强的开断短路电流的能力，真空断路器的vi2灭弧室具有很强的抗高频涌流烧蚀的能力，基于上述用于投切电容器组的串联双断口真空断路器及非同步合分的控制策略，使本申请的抗烧蚀能力大大提高，开断串联双断口的整体绝缘强度也得以提高，保证了断路器的开断能力。

以上显示和描述了本申请的基本原理和主要特征以及本申请的优点，对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。