一种纳米晶磁环装置的制作方法

本实用新型涉及过电压防护技术领域，特别涉及一种纳米晶磁环装置。

背景技术：

气体绝缘变电站(Gas Insulated Swi tchgear，简称GIS)具有占地面积小、可靠性高、安全性好、安装周期短、维护方便等优点，因此GIS是中国各级电网的重要组成部分。

操作隔离开关所引起的特快速暂态过电压(Very Fast Trans i ent Overvoltage，简称VFTO)是GIS故障的主要原因之一。在隔离开关操作过程中，其断口间会产生多次的电弧重燃或预击穿，每一次的电弧重燃都会产生一定幅值的瞬态过电压，瞬态过电压将沿隔离开关断口向两侧传输，经过多次折、反射形成幅值较高的VFTO，研究表明其幅值最高可达到3.0p.u.左右。

目前抑制VFTO的方式有：合闸电阻、避雷器和简化接线等等。在GIS的适当位置加装避雷器时，避雷器对特快速暂态过电压的抑制效果与避雷器与隔离开关动作点的位置有关；而在开关设备内部接入合闸电阻，会增加开关结构的复杂性及制造成本，且需要设置手动操作机构，此外，合闸电阻的接入直接改变电路参数，影响电力潮流，可能会增加GIS故障率。因而传统的合闸电阻和避雷器对抑制VFTO效果十分有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种纳米晶磁环装置，以解决现有抑制VFTO技术中存在的结构复杂、可靠性低和抑制效果不理想的问题。

根据本实用新型的实施例，提供了一种纳米晶磁环装置，包括：纳米晶磁环串、保护壳、屏蔽罩和绝缘件；

所述气体绝缘封闭开关设备上套设有所述纳米晶磁环串；

所述纳米晶磁环串包括若干纳米晶磁环；

各所述纳米晶磁环沿所述气体绝缘封闭开关设备的轴向紧密排列；

相邻的两个所述纳米晶磁环之间通过第一粘结层相连接；

所述保护壳套设在所述纳米晶磁环串的外部；

所述保护壳的内径与所述纳米晶磁环的外径相等；

所述屏蔽罩与所述保护壳通过第二粘结层相连接；

所述磁环串的两端设有所述绝缘件；

所述绝缘件与相邻的所述纳米晶磁环通过所述第一粘结层相连接；

所述纳米晶磁环的外径为750mm～770mm；

所述纳米晶磁环的内径为690mm～710mm。

优选地，所述纳米晶磁环是由铁基纳米晶材料制成的圆筒形结构体。

优选地，所述纳米晶磁环的厚度为20mm～40mm。

优选地，所述屏蔽罩是由不锈钢制成的圆柱形筒体。

优选地，所述保护壳是由铝合金制成的圆柱形筒体。

优选地，所述绝缘件的材料为环氧树脂。

优选地，所述第一粘结层为非溶型环氧树脂粘合剂粘接层。

优选地，所述第二粘结层硅脂双面胶粘接层。

由以上技术方案可知，本实用新型提供的一种纳米晶磁环装置，固定于气体绝缘封闭开关设备上，包括：纳米晶磁环串、保护壳、屏蔽罩和绝缘件；所述气体绝缘封闭开关设备上套设有所述纳米晶磁环串，可以改变所在线段的波阻抗，增加电感和涡流；所述保护壳套设在所述纳米晶磁环串的外部，能够保护内部所述纳米晶磁环，提高所述装置的强度和刚度；所述屏蔽罩通过第二粘结层与所述保护壳相连接，可以改善所述装置外表面的电场分布，避免局部场强过高而发生事故；所述纳米磁环串的两端设有所述绝缘件，可以抑制所述纳米磁环串两端的纳米晶磁环沿面放电。当产生VFTO时，由于VFTO行波的等效频率在兆赫兹以上，线路接入所述装置就相当于接入一非线性电感，且等效电感越大，VFTO行波降低的陡度越多；此外，所述纳米晶磁环由于高频特性，会在高频下产生涡流损耗，VFTO行波的部分能量被所述纳米晶磁环吸收并转化成热量散出，VFTO行波幅值也因此减小。本实用新型结构简单，成本低，无需手动操作，可靠性高，能有效地抑制VFTO的幅值和陡度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为根据一优选实施例示出的一种纳米晶磁环装置的结构示意图。

其中，1-纳米晶磁环串，2-保护壳，3-屏蔽罩，4-绝缘体，5-第一粘结层，6-第二粘结层，7-气体绝缘封闭开关设备，11-纳米晶磁环。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为本实用新型提供的一种纳米晶磁环装置的一优选实施例，所述纳米晶磁环装置固定于气体绝缘封闭开关设备7上，包括：纳米晶磁环串1、保护壳2、屏蔽罩3和绝缘件4；

所述气体绝缘封闭开关设备7上套设有所述纳米晶磁环串1，可以改变所在线段的波阻抗，增加电感和涡流；

所述纳米晶磁环串1包括若干纳米晶磁环11，所述纳米晶磁环11的数量可根据实际应用的需要进行选取。

各所述纳米晶磁环11沿所述气体绝缘封闭开关设备7的轴向紧密排列；

相邻的两个所述纳米晶磁环11之间通过第一粘结层5相连接；

所述保护壳2套设在所述纳米晶磁环串1的外部；

所述保护壳2的内径与所述纳米晶磁环11的外径相等，以保证所述保护壳2与所述纳米晶磁环11之间为紧密连接。

所述屏蔽罩3与所述保护壳2通过第二粘结层6相连接；

所述磁环串1的两端设有所述绝缘件4；

所述绝缘件4与相邻的所述纳米晶磁环11通过所述第一粘结层5相连接；

所述纳米晶磁环11的外径为750mm～770mm；

所述纳米晶磁环11的内径为690mm～710mm。

VFTO，又称为隔离开关操作过电压，其定义为波前时间在3～100纳秒范围内的瞬态过电压。VFTO产生的根本原因是隔离开关触头两端的电压差导致触头间隙击穿，在击穿瞬间会产生上升沿极陡的冲击电压，并在GIS内部传播。由于GIS回路各部件的结构和参数不同，这种冲击波经过不断的折、反射和波形叠加，最终形成可能对设备绝缘安全造成威胁的瞬态冲击电压。

与其他过电压不同的是，因为开关触头的运动速度较慢，一次隔离开关操作中，可产生的VFTO波形可达数十甚至上百次之多。VFTO的大小会随着触头间隙击穿的情况而变化，而理论的最大VFTO，出现在隔离开关两侧电压都处于峰值且极性相反时发生的击穿。

在本实施例中，当所述气体绝缘封闭开关设备7正常工作时，所述气体绝缘封闭开关设备7中电压和电流的频率为工频50Hz，由于频率很低，所述纳米晶磁环11表现出的感抗和对系统的影响可以忽略不计。对于本实用新型所述的纳米晶磁环11，在工频50Hz下，其磁性能要满足最大磁感应强度Bm大于或等于1.0T，剩磁比Br/Bm大于或等于0.40。

当产生VFTO时，由于VFTO行波的等效频率在兆赫兹以上，线路接入所述装置就相当于接入一非线性电感，且等效电感越大，VFTO行波降低的陡度越多；此外，所述纳米晶磁环11由于高频特性，会在高频下产生涡流损耗，VFTO行波的部分能量被所述纳米晶磁环11吸收并转化成热量散出，VFTO行波幅值也因而被衰减，使VFTO最大幅值被限制在1.4p.u.以下，高频振荡受到明显抑制。

优选地，所述纳米晶磁环11是由铁基纳米晶材料制成的圆筒形结构体。铁基纳米晶材料具有优异的综合磁性能：高饱和磁感应强度、高初始磁导率、高频损耗低、卓越的温度稳定性和灵活的频率特性等，是一种理想的廉价高性能软磁材料，且具有较好的耐蚀性和磁稳定性，可增强抑制VFTO的可靠性，并显著提高VFTO的抑制效果。

优选地，所述纳米晶磁环11的厚度为20mm～40mm，既可提高所述纳米晶磁环11抑制VFTO的效果，同时还可降低成本。

优选地，所述屏蔽罩3是由不锈钢制成的圆柱形筒体。屏蔽罩3可以改善所述纳米晶磁环装置外表面的电场分布，避免局部场强过高而产生局部放电；采用不锈钢材料，可以提高所述纳米晶磁环装置耐环境腐蚀能力、且不易磨损，使用寿命高。

优选地，所述保护壳2是由铝合金制成的圆柱形筒体。铝合金材料具有自重轻、强度高、成本低、不易变形和密闭性能好等优点，所述保护壳2套设于所述纳米晶磁环串1的外部，能够保护内部所述纳米晶磁环11，避免所述纳米晶磁环11发生损伤，并且提高所述纳米晶磁环装置整体的机械强度和刚度，提高所述纳米晶磁环装置抑制VFTO的可靠性。

优选地，所述绝缘件4的材料为环氧树脂。环氧树脂具有良好的稳定性和优良的电绝缘性，由环氧树脂浇注的所述绝缘件4可以避免VFTO作用下所述纳米晶磁环11表面产生沿面放电而削弱抑制VFTO效果的情况，有利于增强所述纳米晶磁环装置抑制VFTO的效果。

优选地，所述第一粘结层5为非溶型环氧树脂粘合剂粘结层。非溶型环氧树脂粘合剂具有良好的电绝缘性，且粘结强度高，柔韧性强，能承受高强度的冲击及振动。所述第一粘结层5可以使相邻的两个所述纳米晶磁环11紧密连接起来，形成所述纳米晶磁环串1，并且使所述绝缘件4与所述纳米晶磁环11紧密连接，有利于增强所述纳米晶磁环装置抑制VFTO的效果。

优选地，所述第二粘结层6为硅脂双面胶粘结层。硅脂双面胶具有高导热性和良好的电绝缘性,并具有服帖性和强粘性。所述第二粘结层6可以将所述屏蔽罩3与所述保护壳2粘接成一体。VFTO行波的部分能量被所述纳米晶磁环11吸收并转化成热量散出，由于所述第二粘结层6具有高导热性，因而可将热量快速传导出去。

由以上技术方案可知，本实用新型提供的一种纳米晶磁环装置，固定于气体绝缘封闭开关设备7上，包括：纳米晶磁环串1、保护壳2、屏蔽罩3和绝缘件4；所述气体绝缘封闭开关7设备上套设有所述纳米晶磁环串1，可以改变所在线段的波阻抗，增加电感和涡流；所述保护壳套2设在所述纳米晶磁环串1的外部，能够保护内部所述纳米晶磁环11，提高所述装置的强度和刚度；所述屏蔽罩3通过第二粘结层6与所述保护壳2相连接，可以改善所述装置外表面的电场分布，避免局部场强过高而发生事故；所述纳米磁环串1的两端设有所述绝缘件4，可以抑制所述纳米磁环串1两端的纳米晶磁环11沿面放电。当产生VFTO时，由于VFTO行波的等效频率在兆赫兹以上，线路接入所述装置就相当于接入一非线性电感，且等效电感越大，VFTO行波降低的陡度越多；此外，所述纳米晶磁环11由于高频特性，会在高频下产生涡流损耗，VFTO行波的部分能量被所述纳米晶磁环11吸收并转化成热量散出，VFTO行波幅值也因此减小。本实用新型结构简单，成本低，无需手动操作，可靠性高，能有效地抑制VFTO的幅值和陡度。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。