专利名称：可控气吹开断器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统高压熔断器，高压断路器技术。
本发明是针对当前高压熔断器技术方面不足及高压断路器的结构复杂经济成本过高而新研制的一种新型电器。
目前电力系统发展很快，但35千伏和66千伏的辐射电网中长线路的分段保护及分歧线路的保护还没有很好的解决。尤其是农村电网发展很快，35千伏及66千伏已形成农村的主电力网。35千伏及66千伏“T”接的中小型变电所(塔)，一般都采用少油高压断路器和高压熔断器做为主保护，由于断路器的投资很高而熔断器成本虽低，但可靠性能差技术性能不完善。利用高压熔断器保护的线路时常造成变压器烧损及全线路停电等严重事故。即使使用高压断路器在电源联络线附近及离电源较近的“T”接变电所(塔)，继电保护也难以配合。
鉴于以上情况，本发明的目的就是要在35千伏及66千伏电网中提供一个成本介于两者之间，性能优于两者的电器，以解决上述问题。
图1是本发明的总体方框图。
图2是本发明的电气原理图。
图3是本发明的单相机械外型结构示意图。
图4是本发明的火药气体发动机原理示意图。
图5是本发明光纤按装示意图。
图3中槽铁(1)，接地螺栓(2)，按装孔(3)，棒式磁瓶(4)，点火尾线(5)，气体发动机(6)，排气阀(7)，贮气室(8)，端子螺栓(9)，连接套(10)，铜排连线(11)，进线套管(12)，灭弧管(13)，保护装置盒(14)，压箍(15)，熔丝辫(16)，紧固螺栓(17)，伞裙(18)，光控连线(19)，地面控制盒(20)。
图4中气体发动机(6)，贮气室(8)，灭弧管(13)，火药柱(21)，喷口(22)，熔丝(23)，活塞(24)，机械弱点(25)。
图5中棒式瓷瓶(4)，瓷瓶法兰(26)，瓷瓶中心(27)，光纤(28)，光纤收发器(29)。
本发明是利用火药做为开断能源，采用双介质灭弧原理，把电流互感器，晶体管过电流及速断保护，灭弧管光控连动装置利用等电位的方式组合在一起的组合电器。在某种意义上讲它就是一个简单的继电保护屏，所以具有优良的继电保护性能，其动作速度高于断路器，而又具有三相连动功能。本项发明园满的解决了上述提到的问题。
以下结合说明书附图对本发明原理结构做具体描述。
可控气吹开断器是由电气部分，火药及能源部分组成的。
参照图1总体方框图。电气部分是由电流互感器、晶体管继电保护、三相连动光电控制装置组成，除三相连动装置是处于高电位和地电位之间，余者均以等电位方式设置在高电位侧。参照图2、图3、图4及图5，火药能源部分是由点火头、火药、火药发动机、熔管组成，这些都是工作在高压侧。参照图3机械部分是由高压侧外壳，低(地)压外壳及瓷瓶组成，瓷瓶是支撑高压侧外壳的。
可控气吹开断器的工作原理，参照图1是从高压母线(线路)1通过取样互感器2取出和一次电流成比例的二次电流，通过整流电路3变为直流电流，再通过滤波电路4和定值电路5同时用作于速断保护电路和由电流继电器7及时间电路8组成的过流保护。如一次电流足够大时，则会使过流保护或速断保护动作，速断保护和过流保护输出到执行电路9，再通过继电器10.作用到点火头，点然火药发动机24中的火药。火药产生气体开断熔丝25以完成开断功能。以上为单相结构。
电力系统中有时会出现二相故障，这时要保证同时开断三相，就需要利用绝缘的方式在相和相，或相和地之间传递连动讯号，本发明是采用光电三相连动装置，在相地之间传递连动讯号。继电保护首先动作相称为主动相，接收连动讯号动作相称被动相。在主动相继电保护动作后由执行电路9输出的连动讯号作用在光纤光电发送电路12上发出光讯号，光讯号通过光纤20传到光讯号接收电路21，(光纤20承受高地电位的电位差)。经放大后作用到继电器23，使其接点动作其接点在地面侧控制被动相地面光纤发送电路22，再通过光纤20把光讯号传到高电位侧光讯号接收电路13，再动作继电器14，继电器14发出电讯点燃被动相的点火头，使其被动相开继，达到三相连动目的。
另外也可采用绝缘方式的导爆索三相连动装置;更可以采用绝缘方式的机械三相连动装置，其它连动方式略。
能源互器15的一次从母线(线路)上取得电流，经整流电路16变为直流，经滤波电路17和稳压电路18输出供给高压各电路。为使地面操作可靠火药点火电路和光纤三相连动电路电源是由电池组19供电的。光纤三相连动电路地面侧电路也是由地面电池组29供电的。地面保护及操作由差动保护27、瓦斯保护28，操作装置26组成，这些都是以接点型式输入。
高电位和地电位以光纤20为界，其中21、22、23、26、27、28、29是处于地电位，这些A、B、C三相均有，在地电位侧汇总连接。其余均为高电位，和高压母线1以等电位方式连接，光纤20放置在支承瓷瓶的中心孔洞处。可参照附图5。
本发明可控气吹开继器是以等电位方式单相布设的结构，可分为高压侧和地面侧二部分，三相光控连动的光讯号是利用瓷瓶中心孔洞的光纤传递到地面侧的，在地面侧以电的方式联通，以达到三相连动的目的。所以开继器的高压侧的方框是没有直接联系的，故高压只画出单相的方框图和原理图，地面侧则画出光电三相电路连接图。
下面结合附图2对本发明的结构和工作原理做具体介绍。
取样电流互感器CT2的一次接在高压侧母线上，其二次接有负载电阻R29，这可以把一次电流转变为二次电压，根据电流范围不同可为2-3个档次。由D22-D25组成的桥式整流电路及由C11、C12组成的电容滤波电路，把交流电压变为直流电压。定值电路是由R30、W2和W2、R31组成的前者供过流保护定值使用，后者作用于速断保护定值。过流继电器是由晶体管BG2、BG3组成的直耦继电器电路，和由晶体管BG4、BG5和稳管DW4、BW5及电阻R16、W1电容器C6组成时间电路组成。由BG6、BG7组成继电器电路，完成速断保护功能。为提高继电器定值的稳定性，由电阻R6和二极管D5、D6组成继电器的门坎电路，只有定值电路输出电位大于门坎电位时继电器才能动作。过流继电器和速断继电器汇总到执行电路，执行电路由BG8组成，起功率放大作用，其集电极串有小型电磁继电器及光纤三相连动的光电发送器。使其继电器接点点燃点火头并使发光器件发出红外光线。红外光线在光纤中传递到地面侧，由光纤收光管接收变为电讯号，过弱的电讯号触发由晶体管BG12、BG11组成的互补单稳电路，此电路平时等待动作时期不设静态工作点，故平时不消耗能量电路动作后使电磁继电器J3激磁动作，其接点通过地面控制其他两相发光电路发光，达到三相连动目的。能源电流互感器一次接在高母线上，其二次是接近开路状态运行的，由于R1降压后由D1～D4整流桥流变为直流，再由R3、C4滤波，并由R3和DW1、BW3和BG1组成的并联稳压电路稳压，其性能优良，可以保证一次电流从10A～11000A的范围内，稳压电路输出直流电压变化不超过一伏。为提供晶体管在截止时基极有一反向电压，利用总体晶体管集、射极电流所等效的电阻和D18、D19组成稳压电路，稳压电路D18、D19压降为晶体管基极偏压，以上能保证晶体管电路的用电。但点火电源是利用高能电池组供电的，因为平时无电流消耗，所以电池组可以一年更换一次。这些电路元器件，都是以等电位方式布设的，对电路的绝缘无任何特殊要求，尤其是取样互感器和能源互感器更是这样，其电路的实质相当于简单的继电保护屏、所以具有经济成本最低特点。利用一个金属外壳封装，使用空心瓷瓶支承，对地有高的电位，参照附图3。
本发明可控气吹开断器本体是以等电位方式布置的，所以只能以单相结构出现，而电力系统是三相为一组工作的，即A、B、C三相为一组，当电力系统发生二相故障时也需要同时开断三相，故本发明研制了光纤三相连动装置。光纤光电耦合器是把需要传递的电讯号，改变为光讯号，然后利用由绝缘材料玻璃丝做成的光纤传递光讯号，再把光讯号还原成电讯号，以达到传递讯号的目的。故非常适用于在高电位差下传递讯号，在本发明中是利用光纤在每相高电位和地电位之间传递讯号，把高电位部份的电讯号传到地面上来，在地面上再把各相讯号汇总再把汇总的开断讯号传到高电位侧，达到同时开断的目的。
地面引入的差动，瓦斯和人工控制均和发送汇总电路复接，地面使用的电源由高能电池组供电，电池寿命保证一年以上。
本发明可控气吹开断器是以火药为开断能源，以双介质灭弧而工作的，由点火头、火药、火药发动机和熔管几部分组成。点火头使用的是烟式点火器，其原理是利用电热效应点燃点火头火药，再利用点火药点燃发射火药，发射火药在火药发动机内燃烧，利用火药燃烧后的火药气体参与灭弧工作，在开断电流较小时是利用火药气体灭弧，当开断电流较大时，主要是用熔丝管的钢纸(反白纸)产气灭弧，这两种气体在灭弧过程中互为补充称为双介质灭弧。由此决定对火药和发动机性能要求。在交流电路中灭弧是用电流自然过零现象的，为保证可靠的灭弧，防止重燃考虑到电流需要经过3-4次零值机会，故要求火药气体压力在1.0-2.0MPa的时间要大于30-40MS以上。为此火药选用双芳镁-3型，并使用管状形状以保证火药在燃烧的过程中单位时间燃烧面积相等，以用达到一定的压力维特要求的时间。火药发动机是由火药柱、燃烧室、喷管、挡药板及以前说的点火头组成。为了达到要求的目的火药柱在燃烧室内燃烧，气体通过挡药板、以小截面的喷嘴产生很高压力喷出，使燃气量和喷出量平衡，建立平衡在10MPa以上的压力。气体通喷口到达贮气室以后进行扩张减压，再经过一次节流气体顺着熔丝方向吹出，以1.0-2.0MPa压力吹断利用铜丝制成的并设有机械弱点的熔丝并吹灭电弧，为增加熔管的电弧爬距，在熔管下端设有尼尤伞裙。具有500MVA开断能力。
本发明可控气吹开断器机械部分的结构参照图3的机械结构图说明取样互感器，能源互感器晶体管继电保护电路，以等电位方式放置在保护装置盒14中。此盒端盖密封检修方便、火药发动机、点火头、熔管、导电铜排，为室外型结构，用活性头和保护盒连接，拆卸方便。保护盒固定在瓷瓶的上端。瓷瓶中间的孔洞中放置光纤光电三相连动装置，上端为发收光器件、中间为导光光纤、下端放置光电接收发光器件。瓷瓶两端可靠密封以防潮气侵入。地面侧设置电池组、瓦斯、差动、三相连动汇总导线及人工操作装置，均放在地面电池盒20中。以上为单相结构，三相为一组，其他说明略。
本发明可控气吹开断器有优异的技术性能。具有快速动作特性，其动作速度超过少油量断路器和空气断路器可达0.06秒。有完善的开断特性和保护性能，可以提高短路故障时的输送能力，因为切断故障之快为此提供良好条件。可以少量投资，突破历史“禁区”，那就是可以允许距电源联络线，电源近处“T”接变电所塔，而不影响系统稳定性。如果采用其它设备达到开断器的同样效果，需投入厂房、蓄电池组等多种辅助设备，成本支出可观。
权利要求
1.一种可控气吹开断器其特征是由电器、火药能源、机械部分组成，用火药气体和反白气体双介质灭弧，
2.按权利要求1.所述的可控气吹开断器其特征在于由电流互感器，晶体管过流速断保护，火药发动机，三相连动装置组成，
3.按权利要求1.所述的可控气吹开断器其特征在于采用绝缘方式的三相连动装置，
4.按权利要求1.所述的可控气吹开断器其特征在于采用光纤光电三相连动装置，
5.按权利要求1.所述的可控气吹开断器其特征在于采用火能源是由点火头、火药发动机、熔管组成。
全文摘要
可控气吹开断器适用于35kV、66kV的辐射电网的一种电器，它以火药为开断能源，由灭弧管、电流互感器、等电位继电保护和光纤光电三相连动装置组成的电器，是介于熔断器和断路器之间的中间电器，具有优良的技术性能。开断速度远高于断路器。在电源近处“T”接时能和系统的继电保护配合，它还可以由地面侧引入人工操作、瓦斯，差动保护，能三相连动，具有500MVA的开断能力是35kV、66kV中小型变电所(塔)的理想保护电器，可作为主保护，与负荷开关配合，可作为输出线路保护。
文档编号H01H85/42GK1043223SQ8910885
公开日1990年6月20日 申请日期1989年11月25日 优先权日1989年11月25日
发明者丛景泉, 马国金, 方朝旭, 王艳华, 卢绍权, 付志华, 李斌, 李万祥, 李福才, 许东升, 杨春龙, 杨平, 汪礼文, 陈溶丰, 张庆林, 张连彬, 张均培, 罗户新, 范吉才, 梁士安, 崔佐臣, 谢宁, 谢钟辉, 惠源丰 申请人:吉林省四平市电业局