专利名称：中性点开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使各种电子开关或/和机械开关中的高、低压负载开关如断路器、负荷开关、接触器、继电器、空气开关之类能够实现“零电压运行”的开关。
背景技术：
现有电网中的各种负载开关，一般都设置在电气设备的高压端也就是额定电压端，如图1中的K1、K2所示。由于这些开关与电网直接连接，当然容易直接受到电网中的各种过电压的干扰而产生误动作；同时，由于这些开关是长期在电网的额定电压下工作，当然就不如在零电压条件下工作更安全，使用寿命也受到影响。
发明内容
为了克服现有开关的上述隐患，本发明提出了中性点开关。它不仅保证了开断负载电流的能力不下降，而且能够实现高低压开关的“零电压运行”，从而延长开关设备的使用寿命，还可避免受到电网中过电压的干扰而产生误动作，等于提高了电网的可靠性。
无论是在各种电网中的单相负载、两相负载、三相负载、多(如六)相负载，还是其他特殊负载，或者是作为输出各种交流电源成套装置中的发电机、变压器等电源装置，只要在这些电气设备中能够找到电压持续为零的区域，都可以适用中性点开关。
按照中性点是位于中性点开关的外部还是内部，可以将中性点开关分为外中性点开关和内中性点开关两种。
中性点开关的工作原理如由发电机DS1和变压器DS2构成的单线系统2所示。就是将图1中原来设置在发电机和变压器的高压端的负载开关K1、K2，移动到这些电气设备的中性点上来设置，如图2中的Q1、Q2所示，Q1、Q2就成了中性点开关。由于当电网处于正常工作状态时(该负载开关处于闭合的工作位置)，采用中性点开关可使Q1、Q2的运行电压由电网的额定电压下降到零电压，实现“零电压运行”，故可以显著改善高压开关本身的安全运行条件，可延长Q1、Q2的使用寿命。这对于那些在高压、超高压电网中工作的Q1、Q2尤其如此。由于工作电压的大幅度降低，大大改善了高压开关安全运行的条件。因此，采用中性点开关不仅对于高压开关防止鼠害、鸟害之类的动物侵害事故的发生有显著的意义，而且对于防止或者延缓Q1、Q2本身在高电压的长期作用下及在各种过电压的反复作用下而导致绝缘逐渐老化、导致电气击穿等事故逐渐产生和发展具有明显的意义，对于延长高压开关的使用寿命和保证电网的安全运行具有明显的实际意义。
其次，采用和推广中性点开关，还可以避免由于电网中的操作过电压、雷电过电压等谐波干扰而导致中性点开关的误动作。例如当雷电过电压向一个中性点开关QB传播时，中途将受到QB前面的电气设备的绕组DSB的阻隔；而如果将DSB比作一个滤波电抗器，则由于此滤波电抗器所承受的电压为电网的额定电压，是一切滤波电抗器中所承受的电压的最大者，故可见其滤波功能极其强大，而由它来滤除电网传输的各种过电压干扰时，其能力也是最强大、最彻底的。正是由于有这样一个滤波电抗器对雷电过电压等电磁干扰进行彻底的滤波，所以能够通过这个滤波电抗器而作用于中性点开关QB上的过电压将降低为零。可见中性点开关的应用可显著降低和消除开关所受到的过电压干扰，显著减少误动作；这等于大大地改善、提高了高压电网的供电质量。
而且，当图2中的DS1比作一个变压器副方绕组而DS2比作一个负载时，由于变压器副边的中性点开关Q1设置在变压器副边的中性点上，因此，不但是变压器副边的外部故障(例如外部线路在B点发生接地短路故障)电流会流经Q1，而且变压器的内部故障例如副边绕组上(例如在A点)发生的变压器内部故障的故障电流IKA也将流经Q1，因此设置中性点开关Q1可以对包括变压器内部故障在内的所有的变压器副边电路的故障进行保护。也就是说，变压器副边中性点开关Q1的设置扩大了负载开关K1的保护范围。
当图2中的DS1比作一个发电机绕组而DS2比作一个变压器时，由于发电机的中性点开关Q1设置在发电机绕组的中性点上，因此，不但是发电机的外部故障(例如外部线路在B点发生接地短路故障)电流会流经Q1，而且发电机的内部故障例如副边绕组上(例如在A点)发生故障的故障电流IKA也将流经Q1，因此设置中性点开关Q1可以对包括发电机内部故障在内的所有的发电机电路的故障进行保护。也就是说，发电机中性点开关Q1的设置扩大了负载开关K1的保护范围。
由于中性点开关的工作位置、工作条件发生了上述变化，因此其构造也可能要相应地发生一些变化。
综上所述，可见推广中性点开关具有以下优点(1)推广采用中性点开关不但可以显著延长中性点开关本身的使用寿命，同时还可免除过电压对开关本身的干扰，降低中性点开关的故障率，提高使用中性点开关的电气设备运行的可靠性；(2)在所有的发电机中性点上安装中性点开关，可以作为一种主保护以加强和完善对发电机内部故障的保护；(3)在所有变压器副边的中性点上安装中性点开关，可以作为一种主保护以加强和完善对变压器副边内部故障的保护。
图1是一个单元电网的单线系统图。其中DS1是电气设备例如发电机的定子绕组，DS2是电气设备例如变压器原边绕组，K1K2是负载开关，G1G2是隔离开关。由图可见K1K2都设置在发电机、变压器绕组的高压端上，也就是说K1K2设置在DS1、DS2与电网连接的一侧，K1K2通过隔离开关G1G2与电网直接相连；这样，K1K2都是在电网的额定电压之下工作。图1代表了现有技术的状态。
图2也是一个单元电网的单线系统图，它表现了采用中性点开关的状态。Q1Q2表示中性点开关，而发电机定子绕组DS1、变压器原边绕组DS2、隔离开关G1G2都与图1相同。从图2可见将图1中的K1K2移动到中性点O1O2安装，就成了图2中的中性点开关Q1Q2。
图3是一个电气设备的三线系统图，表示了现有技术中负载开关K的状态。可见负载开关K的两侧都具有高压套管，但是电气设备DS只有一侧具有高压套管。
图4也是同一个电气设备的三线系统图，表示了外中性点开关的状态。由于中性点0设置在中性点开关Q的外部，因此Q除了与电气设备连接的一侧具有高压套管T1之外，与外中性点连接的一侧只具有低压套管T2。电气设备DS二侧都具有高压套管。
图5也是同一个电气设备的三线系统图，表示了内中性点开关的状态。由于中性点0设置在中性点开关Q外壳的内部，因此Q只在与电气设备连接的一侧具有高压套管T1。内中性点开关可有三个静触头，一个将三相短接起来的动触桥0，而传统的负载开关有六个静触头和三相相互隔离的动触桥，因此内中性点开关结构可比传统的负载开关简单。
将图3与图4、图5比较，可见虽然由于改装了中性点开关而使用电设备DS增加了高压套管，但是中性点开关却比原来的负载开关减少了高压套管。故总起来说，投资变化不大或者略有降低，但是获得的效益却是显著的。
具体实施例方式中性点开关可分为内中性点开关和外中性点开关两种。
三相或二相整体设置的中性点开关(如多油断路器)可为内中性点开关。它将中性点设置在开关的外壳之内而无须引出，因此内中性点开关只有与电气设备连接的一侧有三个高压套管，而另外一侧无须安装套管。内中性点开关可把与电气设备连接一侧的三个静触头短接的动触桥0(即短接片)作为中性点。
单相设置的中性点开关(如少油断路器)均为外中性点开关。外中性点开关将中性点设置在开关的外壳之外，则外中性点开关除了在与电气设备连接的一侧有三个高压套管之外，它与外中性点连接的一侧由于中性点电压为零，与大地等电位，故可以取消绝缘套管，最多只须安装低压套管即可。中性点上安装的设备(如电流互感器)也可以按照低压设备条件选择。
这些从高压端移到中性点来安装的中性点开关由于工作电压大大降低，它们的一次投资及运行、维护的成本必将显著下降。在所以总的来说，无论是变压器还是发电机、电动机，由于采用中性点开关而在它们的外壳上增加的高压套管可以用在中性点开关上减少的高压套管所补偿，因此引起系统的投资变化不大。
如果采取措施使中性点开关和隔离开关实现跳闸联动，使在中性点开关切断电流后隔离开关立即隔离电压，则可使电器设备的保护更加完善。而且，变压器一旦具有外在中性点，还会为中性点资源的进一步开发提供可能。例如，变压器副方的熔断器(例如跌落保险器)就可以安装在外中性点处而成为“中性点熔断器”，“中性点熔断器”可以及时有效地切断变压器副方电路中的短路故障，因此，采用“中性点熔断器”也是加强和完善对变压器内部故障保护的一种措施；而且“中性点熔断器”可以仅仅按照低压条件选择，故可显著降低成本。变压器副方的电流互感器也可以设置在外中性点上而使设备更加安全并且也可显著降低成本。
中性点开关如果能够和同支路的隔离开关(刀开关)用机或电的方法实现联动，即接通时先合隔离开关后合中性点开关，断开时先断中性点开关后断隔离开关后合，使中性点开关分断电流后用电设备立即可靠地脱离电源，就可使电气设备获得更好的安全条件和使用性能。
对于将旧用设备改造成中性点开关的情况，可以将旧有的负载开关从原位(用电设备的额定电压端)移动到用电设备的中性点设置，并且采用图4的方式将线路进行相应的改接，就可成为了中性点开关。该负载开关的结构无须改造。
低压电网中使用的中性点开关其结构与常规的低压负载开关基本上相似，它们的区别主要表现在负载开关安装位置的不同上，而其效益主要表现为既可以避免过电压引起中性点开关的误动作，又可以完善对变压器和发电机的保护。
权利要求
1.作为负载开关中的一种类型的中性点开关，其特征是将各种电子开关或/和机械开关中的高、低压负载开关如断路器、负荷开关、接触器、继电器、空气开关之类安装在各种电网中的零电压区域或中性点以实现“零电压运行”时，上述负载开关就成为中性点开关。
2.权利要求1中所述的中性点开关，其特征是当用电设备或电源装置的中性点在此中性点开关外壳之外时，就成为外中性点开关；高压外中性点开关只在连接电气设备的一侧具有高压套管；另侧只连接中性点，故另侧可只具有低压套管。
3.权利要求1中所述的中性点开关，其特征是当用电设备或电源装置的中性点在此中性点开关外壳之内时，就成为内中性点开关；高压内中性点开关只在连接电气设备的一侧具有高压套管，由于中性点在壳内，故另侧没有套管。
全文摘要
中性点开关就是将原来设置在电气设备高压端的负载开关，移动到这些电气设备的中性点O上来设置，负载开关就成了中性点开关Q。由于当Q处于闭合的工作位置时可实现“零电压运行”，这对于Q防止鼠害、鸟害之类的动物侵害事故的发生、对于防止或者延缓Q本身在高电压的长期作用下及在各种过电压的反复作用下因绝缘逐渐老化而导致电气击穿等事故逐渐产生、对于延长Q的使用寿命和防止Q的误动作具有明显的实际意义。
文档编号H02B1/00GK101093754SQ20061008694
公开日2007年12月26日 申请日期2006年6月20日 优先权日2006年6月20日
发明者黄群 申请人:黄群