能量分配網的製作方法

2023-09-10 01:43:35 3

專利名稱：能量分配網的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的多相電能分配網。
背景技術：
Rainer Bitsch和Friedrich Richter在期刊etz-a的論文98卷(1997)第137～141中講述過一種利用高壓進行工作的、三相的能量分配網。該能量分配網具有連接不同開關站和用電設備的架空線。在該能量分配網的開關站中設有功率開關，該功率開關用於保護線路和用電設備免遭短路所引起的必然損害。該線路開關在危害情況下選擇性地關斷所述能量分配網的有故障的區域。商用的功率開關通常都能對付能量分配網中所出現的開關情況。但如果能量分配網具有較高的短路功率，其故障電流為大於約40～50kA的範圍，那麼這種商用功率開關就不可能在各種情況下都能可靠地應對短線短路的特殊開關情況。
當斷開短線短路時，在消除開關觸頭之間的開關段內的開關電弧之後，在功率開關的首次消弧階段中會出現非常大的復原電壓陡度，該電壓在常規的功率開關中會導致不理想的開關段重點火，由此可能帶來功率開關的失靈。為了避免這種故障電路，在多相能量分配網中規定了多種措施，由它們來阻止可能出現這種大的復原電壓陡度。作為可信的手段，在所述能量分配網中裝入電容被證明是可靠的，由該電容來如此地降低被視為LC振蕩電路的能量分配網的本徵頻率，使得所述復原電壓的陡度只具有較小的、能由常規功率開關可靠對付的值。該電容通常被裝在所述能量分配網的高壓電位和地電位之間。
裝入這種電容在該元件的成本和位置需要方面都是比較耗費的。同時，每個電容相對於地電位都有一個必須進行維護的隔離段，由此帶來附加的成本，而且該維護所需的時間在某種程度上限制了能量分配網的使用。裝入附加的電容可能改變能量分配網的本徵頻率，使得可能產生鐵磁共振。由於這種鐵磁共振，在開關過程中可能在電網內引起不理想的過壓。

發明內容
如獨立權利要求的特徵所述，本發明基於的任務在於創造一種多相的能量分配網，其中不需要附加的電容來降低系統所決定的復原電壓陡度。
在本發明具有至少一個多相架空線的能量分配網中，裝設一個混合功率開關作為功率開關來保護所述的至少一個架空線。所述的混合功率開關具有至少兩個利用不同消弧介質進行工作的開關室。所述開關室中的至少第一個被設計用於連續地對付高的保持電壓，以及所述開關室中的至少第二個被設計用於對付復原電壓的較高的初始陡度。在一種優選實施方案中，設立至少一個真空開關室作為第二開關室。對於這種混合功率開關，絕對也可以想見採用其它的開關和隔離介質。
可以看出，通過本發明實現的優點在於，取消了附加電容，由此降低了所述能量分配網的開關站的位置需要，從而有利地減少了為建立能量分配網所需的構造成本。此外，隨著這些電容的取消，還取消了所述的附加隔離橋接距離，並從而取消了為有規律地清掃該隔離所需的費用。隨著附加電容的取消，還克服了在能量分配網中出現不理想鐵磁共振的危險。
本發明的改進方案及由此可實現的優點將在下面藉助附圖來詳細闡述，其中該附圖只示出了一個可能的實施方法。


圖中圖1示出了常規連接的能量分配網的一部分的等效電路，以及圖2示出了本發明的簡化能量分配網的等效電路。
為直接理解本發明所不需要的所有元件都沒有被示出和闡明。
具體實施例方式
在圖1中示出了常規結構的能量分配網1的、被大大簡化的單相等效電路。通常都一直存在的單柱摺架式隔離器、接地器和測試變換器沒有被示出來，同樣也沒有示出能量產生器。該能量分配網1具有一個被施加了電位的高壓部分2和一個接地部分3。在設於高壓部分2內的接線端子4和設於接地部分3內的接線端子5之間，與電容7相串聯地連接了一個歐姆電阻6。電阻6表現為電網阻抗的歐姆成分，電容7表現為電網阻抗的容性成分，而且接於接線端子4之前的電感8表現為電網阻抗的感性成分。架空線9從接線端子4出發。在該架空線9的始端-象未示出的另一端一樣-設有一個功率開關10，由該兩個功率開關在故障情況下關斷架空線9。
直接在功率開關10之後設有一個接線端子11。在該接線端子11和一個設於接地部分3內的接線端子12之間連接了一個附加電容13。在架空線9的另一端也設有一個同樣的附加電容。如果此時例如由於火花而在故障點14引起接地短路15，那麼所述的兩個功率開關必須關斷架空線9。倘若故障點14靠功率開關10較近，也就是說在一個相對於該功率開關10可稱之為出現短線短路的區域內，那麼就通過附加電容13來把復原電壓的上升陡度限制到如此的值，使得其能夠毫無問題地由功率開關10應付。由於所述短線短路而在架空線9的位於功率開關10和故障點14之間的路段上引起的行波過程便不可能帶來幹擾。
圖2示出了本發明簡單結構的能量分配網1的被大大簡化的單相等效電路。通常都一直存在的單柱摺架式隔離器、接地器和測試變換器沒有被示出來，同樣也沒有示出能量產生器。該能量分配網1具有一個被施加了電位的高壓部分2和一個接地部分3。在設於高壓部分2內的接線端子4和設於接地部分3內的接線端子5之間，與電容7相串聯地連接了一個歐姆電阻6。電阻6表現為電網阻抗的歐姆成分，電容7表現為電網阻抗的容性成分，而且接於接線端子4之前的電感8表現為電網阻抗的感性成分。架空線9從接線端子4出發。
在該架空線9的始端-象未示出的另一端一樣-設有一個混合功率開關16，由該兩個功率開關在故障情況下關斷架空線9。如果此時例如由於火花而在故障點14引起接地短路15，那麼所述的兩個混合功率開關將毫無問題地關斷架空線9。它們在「短線短路」的故障情況下也毫無問題地關斷所述的架空線9，因為它們能應付所有在能量分配網1內可能的復原電壓上升陡度。因此在此不需要電容來降低復原電壓的上升。
在一種優選實施形式中，混合功率開關16具有兩個串聯的開關室17和18，其中第一開關室17被實施為用隔離氣體填充的室，而第二開關室18則被實施為真空開關室。第一開關室17被設計用於連續地應付高的保持電壓(工作電壓)。第二開關室18被設計用於應付所述復原電壓的較高的初始陡度，它在消除關斷電弧之後的短時間內接收所述復原電壓的較大的上升陡度。在該時間內第一開關室17的開關段繼續被燒壞和清除導電的開關殘留物，使得此後達到足夠的介電強度，以便承受復原電壓的進一步上升和此後的工作電壓。同時，混合功率開關16提供有效的電壓控制，該電壓控制保證了在關斷過程和正常工作期間所述的兩個開關室17和18都不會介電地過載。
取消附加電容所帶來的巨大優點是，使所述能量分配網的本徵頻率較可靠地足夠遠離那個可能產生有害鐵磁共振的範圍。由此有利地提高了能量分配網的工作安全性和可用性。
參考符號1 能量分配網2 高壓部分3 接地部分4，5 接線端子6 電阻7 電容8 電感9 架空線10 功率開關11，12 接線端子13 附加電容14 故障點15 接地短路16 混合功率開關17，18 開關室
權利要求
1.能量分配網，具有至少一個多相的架空線(9)，具有至少一個為保護所述至少一個架空線(9)而設的功率開關，其特徵在於-裝設一個混合功率開關(16)作為功率開關。
2.按權利要求1的能量分配網，其特徵在於-所述的混合功率開關(16)具有至少兩個利用不同消弧介質進行工作的開關室(17，18)，-所述開關室中的至少第一個(17)被設計用於連續地對付高的保持電壓，以及-所述開關室中的至少第二個(18)被設計用於對付復原電壓的較高的初始陡度。
3.按權利要求2的能量分配網，其特徵在於-設立至少一個真空開關室作為第二開關室。
4.按權利要求1～3之一的能量分配網，其特徵在於不設立附加電容(13)。
全文摘要
本發明涉及一種能量分配網，具有至少一個多相的架空線(9)，具有至少一個為保護所述至少一個架空線(9)而設的功率開關。需要創造一種多相的能量分配網，其中不需要附加的電容來降低系統所決定的復原電壓陡度。這是通過如下方式實現的，即裝設一個混合功率開關(16)作為功率開關。如此創造的能量分配網(1)能夠便宜地製造。
文檔編號H01H33/14GK1445899SQ0311996
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月14日 優先權日2002年3月15日
發明者M·波勒, M·克裡格爾 申請人:Abb瑞士有限公司