快速机械式高压直流断路器的制作方法

本实用新型涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种快速机械式高压直流断路器。

背景技术：

对于快速发展的直流输电技术，为维持直流电网安全稳定运行并保护电网中的关键设备，需要利用直流断路器来快速限制并切断直流系统中的故障电流。例如，快速机械式高压直流断路器是由多个组成部件的集成设备，这种直流断路器通常包含吸能支路、载流支路及换流支路。

由于快速机械式高压直流断路器的各个支路涉及的设备种类繁多，随着电压等级的提高，在各支路中的设备的体积也会进一步增大。传统技术提供的快速机械式高压直流断路器一般将落地布置的各支路设备进行连接，但是由于不同电压等级之间的设备会相互影响，这种技术会导致快速机械式高压直流断路器的稳定性随着电压等级的升高而下降。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统技术提供的快速机械式高压直流断路器稳定性低的问题，提供一种快速机械式高压直流断路器。

一种快速机械式高压直流断路器，包括：

高压端设备、低压端设备、空芯耦合变压器、辅助设备、第一支撑装置和第二支撑装置；

所述高压端设备包括并联连接的换流电容和快速机械开关装置；所述低压端设备包括预充电电容并联连接的电力电子触发开关；

所述第一支撑装置和第二支撑装置分别设有平台；

所述第二支撑装置包括第一平台和第二平台；其中，所述第一平台设于第二平台的上方；

所述快速机械开关装置设于所述第一支撑装置的平台上；

所述换流电容设于所述第二支撑装置的第一平台上，所述预充电电容设于第二支撑装置的第二平台上；

所述辅助设备并联至低压端设备，所述低压端设备通过空芯耦合变压器与高压端设备连接。

上述快速机械式高压直流断路器，利用设在不同平台的高压端设备和低压端设备，以及设在同一平台的快速机械开关装置，使得不同电压等级之间的设备不受相互影响，保证快速机械式高压直流断路器能够稳定工作，克服了传统技术稳定性低的问题，提高了快速机械式高压直流断路器的稳定性和安全性。

在一个实施例中，所述空芯耦合变压器为落地布置的空芯耦合变压器；所述电力电子触发开关为落地布置的电力电子触发开关；

所述辅助设备包括落地布置的隔离变压器、变压器、接地开关和电压互感器，还包括设在第一支撑装置的平台上的机械开关驱动电源柜；

所述机械开关驱动电源柜通过隔离变压器与变压器连接，再通过并联连接的接地开关和电压互感器并联至所述预充电电容。

在一个实施例中，所述空芯耦合变压器包括原边和副边；

所述空芯耦合变压器的原边和副边分别设有接线端子；其中，所述空芯耦合变压器的原边的接线端子与副边的接线端子交叉排布设置。

在一个实施例中，上述快速机械式高压直流断路器，还包括并联至快速机械开关装置的避雷器MOV模块；

所述避雷器MOV模块通过钢支架和绝缘子与地面固定连接。

在一个实施例中，所述第一支撑装置分层设有多个平台；所述快速机械开关装置包括依次串联的多个快速机械开关模块；

所述快速机械开关模块成对设在所述第一支撑装置的各个平台上。

在一个实施例中，所述快速机械开关模块包括并联连接的机械断口和均压泄能元件。

在一个实施例中，所述第一支撑装置的各个平台之间通过引线绝缘子接线连接并通过钢支架和绝缘子支撑连接。

在一个实施例中，所述第一支撑装置的各个平台为与不同电压等级对应的平台。

在一个实施例中，所述第二支撑装置的第一平台通过绝缘子支撑于第二平台的上方。

在一个实施例中，所述第一支撑装置和第二支撑装置的平台是由钢架搭建的平台。

附图说明

图1为一个实施例的快速机械式高压直流断路器的侧视图；

图2为一个实施例的快速机械式高压直流断路器的俯视图；

图3为一个实施例的快速机械式高压直流断路器的接线示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型的快速机械式高压直流断路器进行的详细说明。

在一个实施例中，如图1所示，图1为一个实施例的快速机械式高压直流断路器的侧视图，该快速机械式高压直流断路器可以包括：

高压端设备、低压端设备、空芯耦合变压器200、辅助设备、第一支撑装置310和第二支撑装置320；

所述高压端设备包括并联连接的换流电容110和快速机械开关装置120；所述低压端设备包括预充电电容130并联连接的电力电子触发开关140；

所述第一支撑装置310和第二支撑装置320分别设有平台；

所述第二支撑装置320包括第一平台321和第二平台322；其中，所述第一平台321设于第二平台322的上方；

所述快速机械开关装置120设于所述第一支撑装置310的平台上；

所述换流电容110设于所述第二支撑装置320的第一平台321上，所述预充电电容130设于第二支撑装置320的第二平台322上；

所述辅助设备并联至低压端设备，所述低压端设备通过空芯耦合变压器200与高压端设备连接。

在本实施例中，低压端设备通常包括预充电电容130和电力电子触发开关140，预充电电容130与电力电子触发开关140并联连接；高压端设备通常包括换流电容110和快速机械开关装置120，换流电容110与快速机械开关装置120并联连接。

空芯耦合变压器200一般是指具有能量或信号传输能力的器件，在本实施例中，低压端设备可以通过空芯耦合变压器200与高压端设备进行耦合连接。

辅助设备通常是为快速机械式高压直流断路器提供电能的设备，该辅助设备并联至低压端设备进行供电。

支撑装置一般是指具有一定承重能力的装置，该支撑装置可以具有不同的支撑结构，只要能实现支撑的功能即可，典型的支撑装置可以包括钢支架等。支撑装置上可以设有多个平台，这类平台通常是指具有承重能力的平台，平台一般与地面水平地设置在支撑装置之中，这里所说的平台也可以是承放设备的盒体。在本实施例中，可以将快速机械开关装置120、换流电容110和预充电电容130设在各支撑装置的承重平台上。

本实施例主要是将换流电容110和预充电电容130分层设在第二支撑装置320的平台上，具体的，换流电容110设在第二支撑装置320的第一平台321上，其中，以图1为例，换流电容110可以包括第一换流电容部件111和第二换流电容部件112；预充电电容130设于第二支撑装置320的第二平台322上，其中，第一平台321设于第二平台322上，以及将快速机械开关装置120设在第一支撑装置310的平台上。

上述实施例提供的技术方案利用分层设置的换流电容110和预充电电容130，以及采用统一平台设置的快速机械开关装置120，在快速机械式高压直流断路器工作时，该断路器中的不同电压等级之间的设备不会受到相互影响，从而保证了快速机械式高压直流断路器在随着电压等级升高时还能继续稳定工作，克服了传统技术稳定性低的问题，提高了快速机械式高压直流断路器的稳定性和安全性。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案对高压端设备和低压端设备进行分层设置，充分利用高度的空间，节省了放置该断路器的占地空间，同时对快速机械开关装置120进行统一平台设置，使得该快速机械式高压直流断路器的各个设备之间更加紧凑并满足一定的电气强度，能够提高该快速机械式高压直流断路器的稳定性和安全性。

为了进一步提高该断路器的稳定性，在一个实施例中，参考图2，图2为一个实施例的快速机械式高压直流断路器的俯视图，所述空芯耦合变压器200为落地布置的空芯耦合变压器200；所述电力电子触发开关140为落地布置的电力电子触发开关140；

所述辅助设备包括落地布置的隔离变压器160、变压器170、接地开关180和电压互感器190，还包括设在第一支撑装置310的平台上的机械开关驱动电源柜150；

所述机械开关驱动电源柜150通过隔离变压器160与变压器连接，再通过并联连接的接地开关180和电压互感器190并联至所述预充电电容130。

在本实施例中，辅助设备可以包括隔离变压器160、变压器170、接地开关180和电压互感器190和机械开关驱动电源柜150。

具体的，参考图3，图3为一个实施例的快速机械式高压直流断路器的接线示意图，机械开关驱动电源柜150通过隔离变压器160与变压器连接，再通过并联连接的接地开关180和电压互感器190并联至所述预充电电容130，变压器170可以是内部集成了整流设备的变压器170。采用该辅助设备为该断路器供电，能够提高该断路器工作时的稳定性和安全性。

利用落地布置的空芯耦合变压器200、电力电子触发开关140、隔离变压器160、变压器、接地开关180、电压互感器190以及设在第一支撑装置310的平台上的机械开关驱动电源柜150为快速机械式高压直流断路器供电，能够进一步提高该断路器工作时的稳定性和安全性。

在一个实施例中，空芯耦合变压器200包括原边和副边；

所述空芯耦合变压器200的原边和副边分别设有接线端子；其中，所述空芯耦合变压器200的原边的接线端子与副边的接线端子交叉排布设置。

在本实施例中，空芯耦合变压器200的原边一般是指该变压器的初级回路，副边一般是指该变压器的次级回路，空芯耦合变压器200的原边通常与电源侧连接，副边则通常与负载侧连接。

以本实用新型提供的快速机械式高压直流断路器为例，低压端设备可以通过空心耦合器的原边将电能通过空心耦合器的副边耦合至高压端设备。

空芯耦合变压器200的原边和副边可以分别设有接线端子；所述空芯耦合变压器200的原边的接线端子与副边的接线端子交叉排布设置。

采用上述实施例提供的技术方案，通过对空芯耦合变压器200的原边的接线端子与副边的接线端子进行交叉排布设置，提高了空芯耦合变压器200的接线效率，进一步提高了该快速机械式高压直流断路器的稳定性和安全性。

在一个实施例中，快速机械式高压直流断路器还可以包括并联至快速机械开关装置120的避雷器MOV模块210；

所述避雷器MOV模块210通过钢支架和绝缘子与地面固定连接。

在本实施例中，避雷器MOV模块210通常作为快速机械式高压直流断路器的一种吸能支路设备使用，避雷器MOV模块210一般用于保护快速机械式高压直流断路器，在遭受雷击等意外情况时防止设备受到损坏。具体的，避雷器MOV模块210可以与快速机械开关装置120并联连接，还通过钢支架和绝缘子与地面固定连接。

采用上述实施例提供的技术方案能够进一步提高快速机械式高压直流断路器的稳定性和安全性。

在一个实施例中，所述第一支撑装置310分层设有多个平台；所述快速机械开关装置120包括依次串联的多个快速机械开关模块；

所述快速机械开关模块成对设在所述第一支撑装置310的各个平台上。

具体来说，快速机械开关装置120可以包括多个快速机械开关模块，以图1为例，快速机械开关装置120可以包括第一快速机械开关模块121和第二快速机械开关模块122，各个快速机械开关模块之间通过串联连接。

第一支撑装置310可以分层设置多个平台，快速机械开关装置120的各个快速机械开关模块可以分别设置在不同层级的平台上。

本实施例主要是将快速机械开关模块成对设在所述第一支撑装置310的各个平台上，该技术方案一方面提高了快速机械式高压直流断路器的稳定性，另一方面提高了对快速机械式高压直流断路器的快速机械开关模块的管理的效率。

在一个实施例中，第一支撑装置310的各个平台上还可以设有与两对快速机械开关模块对应的快速机械开关驱动电源柜150。具体来说，参考图1，以图1为例，快速机械开关驱动电源柜150可以包括设置在不同平台的第一快速机械开关驱动电源柜151和第一快速机械开关驱动电源柜152，分别与不同层级的两对快速机械开关模块对应。

在一个实施例中，第一支撑装置310的各个平台还可以进一步对应设置一个隔离变压器160。参考图2，以图2为例，隔离变压器160可以包括与第一支撑装置310不同层级平台对应的第一隔离变压器161和第二隔离变压器162。该隔离变压器160一般用于对成对的快速机械开关模块供电。

在一个实施例中，所述快速机械开关模块包括并联连接的机械断口和均压泄能元件。

在本实施例中，各个快速机械开关模块进一步包括机械断口和均压泄能元件，参考图3，第一机械断口11与第一均压泄能元件并联连接，再一起串联至各快速机械开关模块的机械端口和均压泄能元件；其中，第一均压泄能元件一般由并联连接的第一阻容装置13和第一电阻12组成。参考图1，第一快速机械开关模块121包括第一机械断口11，第一电阻12和第一阻容装置13，第二快速机械开关模块122包括第二机械断口21，第二电阻22和第二阻容装置23。

进一步的，设置在第一支撑装置310的各个平台上的隔离变压器160可以用于对成对的机械断口的操动机构供电。

在一个实施例中，所述第一支撑装置310的各个平台之间通过引线绝缘子接线连接并通过钢支架和绝缘子支撑连接。本实施例提供的技术方案利用钢支架和绝缘子对各个平台进行支撑连接，利用引线绝缘子为设置在各个平台上的设备进行接线连接，能够进一步提高快速机械式高压直流断路器的稳定性。

在一个实施例中，所述第一支撑装置310的各个平台为与不同电压等级对应的平台。

一般来说，不同等级电压的设备需要设置在不同层级的平台上，本实施例主要是通过分层设有与不同电压等级对应的平台的第一支撑装置310，为不同电压等级的设备提供放置设备的平台，随着设备的电压等级升高时，支撑装置的平台能够向上累加，从而使得快速机械式高压直流断路器的各个电压等级的设备不会受到相互的影响，进一步提高该快速机械式高压直流断路器的稳定性和适应性。

在一个实施例中，所述第二支撑装置320的第一平台321通过绝缘子支撑于第二平台322的上方。本实施例主要是通过绝缘子将第一平台321支撑在第二平台322的上方，一般来说可以采用支柱绝缘子将第一平台321支撑在第二平台322的上方。

可以理解的是，由于支撑装置的分层设置的平台结构简化了复杂电位设备的分布，所以采用本实施例提供的技术方案能够节省支柱绝缘子的用量并且可以采用同一种绝缘子，提高绝缘子的设置效率。

在一个实施例中，所述第一支撑装置310和第二支撑装置320的平台是由钢架搭建的平台。采用稳固性较高的钢架搭建的平台作为第一支撑装置310和第二支撑装置320的平台，使得本实施例提供的技术方案能够进一步提高该快速机械式高压直流断路器的稳定性。

在一个实施例中，速机械式高压直流断路器的不同电位的金具之间的距离为最小空气净距的推荐值，该推荐值一般是按照g参数法计算得到的推荐值。其中，金具通常是指各个设备的进出线的金属连接装置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。