一种基于并联开关装置开断短路电流的电路结构的制作方法

本发明涉及开断短路电流的技术领域，具体为一种基于并联开关装置开断短路电流的电路结构。

背景技术：

现有220kV及以上电压等级的电网，多处出现短路电流值超过常规灭弧室63kA的开断能力，甚至达到80kA，且该电压等级短路电流的开断装置均为SF₆断路器，因此开发开断更大短路电流能力的装置非常迫切，该发明就是解决开断更大短路电流问题。

气体断路器中的电弧属于高气压电弧，具有下降的伏安特性。并联运行开断短路电流时，若两个灭弧室动作不一致，或由于其它扰动，造成一条灭弧室支路阻抗变大，而另一条支路阻抗相对较小，则电流向阻抗小的支路转移，电流越大电弧电阻越小，更促使电流向该支路转移，最后可能全部电流都由一条支路承担，而超过其开断极限；另一条支路电弧电流越来越小，也可能因为自能式灭弧室产气量不够造成开断失败。可见高气压灭弧室不能直接并联运行。

中国专利200710052947.7、中国专利200810197118.2、中国专利200910208943.2和中国专利201410127571.1，均提及了并联型断路器的相关技术与原理，且均从电抗器的设计角度进行了研究和描述。均认为电抗器能够实现自动均流和限流功能，从而实现大幅增大断路器承受额定短路电流及开断短路电流的能力，但均未提及回路中串入电抗器后给灭弧室开断短路电流带来的影响。

在理想均流同步开断时，电抗器对回路表现为近似零阻抗，在限流开断状态时，电抗器对回路表现为大的阻抗，从而达到限流后开断的目的。而实际开断过程中并联的开关装置无法做到理想同步，因此后开断的开关必将开断进入限流状态的电抗器的大阻抗，而进入限流状态的电抗器的大阻抗特性导致电流过零后开关装置断口过快的瞬态恢复电压，且大幅超出开关的绝缘恢复能力，导致后开支路的开关开断失败。即电抗器在限流过程中引起后开的开关断口过快的恢复电压，使得开关无法有效开断。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于并联开关装置开断短路电流的电路结构，提供了高压开关装置并联开断的电路结构，抑制回路中串入电抗器对开关装置开断短路电流的影响，实现开关装置的并联开断。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于并联开关装置开断短路电流的电路结构，包括电抗器和并联设置的两个开关；电抗器设置有一个公共输入端和两个输出端，电抗器的两个输出端分别与两个开关串联，开关的断口并联设置电容器，两个开关的输出端相连接后为公共输出端。

优选的，电抗器采用两个相同电感线圈同名端反向绕制制成。

优选的，所述的开关采用气体作为灭弧介质的断路器。

优选的，所述的开关采用包括气体灭弧室的断路器，其单次短路电流开断能力高于110kV/40kA。

优选的，两个开关的断口分别并联设置电容器；电容器分别并联在开关断口两端，或电容器一端连接对应开关断口的输入端，另一端接地。

优选的，在先开断的开关断口上并联设置电容器，在后开断的开关断口上不设置电容器；电容器并联在先开断开关断口的两端，或电容器一端连接先开断开关断口的输入端，另一端接地。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明所述的电路结构利用电抗器将短路电流均流/限流后，采用开关断口并联电容器的方式来抑制电抗器对开断的影响，使得开关能够开断均流限流后的短路电流，保证并联的开关装置均能有效开断，最终实现高电压电网的安全运行。

本发明所述的电路结构中电抗器采用了同名端反向的并联电抗器绕法，与开关各支路串联后，能够保证：两支路正常通过电流时，电抗器不影响输电线路的线路参数；两支路正常通过短路电流时，电抗器均分短路电流，使并联各支路流过电流的不平衡度小于设计值；两支路开断短路电流时，各支路短路电流值低于灭弧室的额定短路开断电流值，各支路在不同时刻开断条件下，后开断支路的短路电流值被限制到灭弧室的额定短路开断电流值以下。

附图说明

图1为本发明实例中所述单电容接地的电路结构示意图。

图2为本发明实例中所述双电容接地的电路结构示意图。

图3为本发明实例中所述单电容并联的电路结构示意图。

图4为本发明实例中所述双电容并联的电路结构示意图。

图中：电抗器1、第一电容器21，第二电容器22、第一开关31、第二开关32。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明在电抗器1和开关间加入电容器，可以抑制电抗器1导致的过快的瞬态恢复电压，使灭弧室两端的瞬态恢复电压低于灭弧室的灭弧能力，从而保证灭弧室的有效开断。电容器能够采用两种连接方式，一种如图1和图3所示，一端与回路中的电抗器1连接，一端接地；另一种如图2和图4所示，电容器的两端分别与回路中的开关的两端连接。当明确并联开关两条支路的开断先后，确定后开支路，则只需在后开断回路加入电容器；如果无法明确两条支路的后开支路，则两条支路均接入电容器。

其中，电抗器1采用了同名端反向的并联电抗器绕法，与开关各支路串联后，能够保证：两支路正常通过电流时，电抗器1不影响输电线路的线路参数；两支路正常通过短路电流时，电抗器均分短路电流，使并联各支路流过电流的不平衡度小于设计值；两支路开断短路电流时，各支路短路电流值低于灭弧室的额定短路开断电流值，各支路在不同时刻开断条件下，后开断支路的短路电流值被限制到灭弧室的额定短路开断电流值以下。

其中，开关为气体作为灭弧介质的断路器。开关每条支路上的断路器一般采用单次短路电流开断能力高于110kV/40kA的气体灭弧的断路器。

具体的，电抗器1由两个相同电感线圈同名端反向绕制而成，在正常通流情况下，第一开关31和第二开关32都处于闭合状态。当流过两个电感线圈的电流相等时，两支路产生方向相反、大小相等的磁通，两线圈耦合后仅仅呈现出漏阻抗，且阻抗值很小，损耗可以忽略。当流过两个电感线圈的电流不相等时，线圈内会产生交变的磁通，从而感应出交变的电动势，该电动势使得两线圈中的电流趋于相等，使得两支路灭弧室中的电流趋于相等。

在开断短路电流情况下，第一开关31和第二开关32同时打开产生电弧，若第一开关31和第二开关32同时熄灭电弧，则表示成功开断短路电流；若第一开关31首先熄弧，对应电感线圈里的电流变为零，此时短路电流全部加载到另一个电感线圈和第二开关32上，而被加载电流的电感线圈此时呈现出较大的电感，并且把短路电流限制到单个灭弧室的额定短路开断电流值以下，从而保证后开断的灭弧室仍能够成功熄弧。

即便在均流状态，第一开关31和第二开关32无法做到同步熄灭电弧。

如图1和图2所示，明确第一开关31在第二开关32之后熄灭电弧，因此第一开关31电路参数阻抗瞬间变大，切除阻抗的过程，引发快速的瞬态恢复电压，为此第一开关31断口并上第一电容21或输入端经第一电容21接地，从而抵消切除阻抗的影响，保证第一开关31电流过零后不被再次击穿，实现有效开断。

如图3和图4所示，不确定第一开关31在第二开关32哪个先熄灭电弧，为此在两个开关断口分别并联并上第一电容21和第二电容22，或者在输入端分别经第一电容21和第二电容22接地，保证无论那个开关后打开，均能抵消切除阻抗的影响，保证第一开关31在第二开关32电流过零后均不被再次击穿，实现有效开断。