一種多斷口特高壓直流斷路器結構的製作方法

2023-05-04 01:39:26

專利名稱：一種多斷口特高壓直流斷路器結構的製作方法
技術領域：
本發明屬於直流斷路器領域，具體涉及一種多斷口特高壓直流斷路器結構。
背景技術：
隨著國民經濟的增長，中國用電需求不斷增加，中國的自然條件以及能源和負荷中心的分布特點使得超遠距離、超大容量的電力傳輸成為必然。為減少輸電線路的損耗和節約寶貴的土地資源，需要一種經濟、高效的輸電方式。特高壓直流輸電是一種經濟、高效、 超遠距離、超大容量的輸電方式，具有輸送容量大，輸電距離長的特點，而且具有良好的經濟性。特高壓直流斷路器是直流輸電系統中的重要設備，通常建造在直流輸電場，並與直流換流閥廳相配套。特高壓直流斷路器用於斷開直流輸電系統線路中的電流，由在直流系統中不存在自然過零點，為了很好的斷開直流電流，就需要產生一個過零點用於熄滅電弧，而且要吸收斷開直流電流時的能量。為了確保開斷直流系統電流的可靠性及安全性，對特高壓直流斷路器技術性要求是很高的。目前國內還沒有類似的技術專利。

發明內容
為了克服現有技術的缺陷，本發明的目的在於提出一種具有良好穩定性、可靠性和抗震性能的多斷口特高壓直流斷路器結構。為此，本發明的多斷口特高壓直流斷路器結構是通過如下技術方案實現的一種多斷口特高壓直流斷路器結構，該結構包括諧振電容器組、多斷口斷路器、電抗器組、避雷器組、平臺和用於支撐平臺的各支柱，所述諧振電容器組、電抗器組和避雷器組位於平臺上，所述多斷口斷路器位於平臺的一側，所述避雷器組與多斷口斷路器相併聯， 所述電抗器組與諧振電容器組串聯後、再一起與多斷口斷路器相併聯。其中，所述每個支柱與平臺之間均設有支柱絕緣子。其中，所述支柱絕緣子與平臺和支柱分別通過球形支座相連接。其中，每兩個相鄰的支柱之間均設有呈交叉布置的一對斜拉裝置，每個斜拉裝置的上端與平臺相固接、下端與支柱相固接。其中，所述斜拉裝置包括複合絕緣子、阻尼彈簧裝置和花籃螺栓，所述複合絕緣子的上、下端分別與平臺和花籃螺栓相固接，所述阻尼彈簧裝置的上、下端分別與花籃螺栓和支柱相固接。其中，所述阻尼彈簧裝置包括拉力杆、缸套、碟簧組、法蘭端蓋和固定螺栓，所述缸套的兩端分別固設有與缸套同軸設置的端蓋和圓環；所述拉力杆上套設有碟簧組，所述碟簧組的外周套設有缸套，所述拉力杆的一端穿過缸套的端蓋置於缸套的外部、設在拉力杆另一端的擋板卡接於圓環的內徑處；所述法蘭端蓋與缸套的圓環通過固定螺栓相固接。其中，所述法蘭端蓋上設有耳柄，所述耳柄和拉力杆上均設有連接孔且兩個連接孔的軸線方向一致；所述缸套上開設有用於排除缸套內積水的排水孔。其中，所述多斷口斷路器包括三個單相交流SF6斷路器，每個單相交流SF6斷路器的滅弧室通過連接母線進行串聯。其中，所述平臺包括主梁和固定於主梁之上的次梁，所述主梁的軸線與次梁的軸線相垂直，所述諧振電容器組、電抗器組和避雷器組固定於平臺的次梁上。其中，所述平臺的主梁至少為2根，次梁至少為10根。本發明的有益效果是該特高壓直流斷路器結構的布局合理，受力均勻，模態固有頻率對抗震影響顯著， 可以避開地震時的頻率峰值，能夠提高特高壓直流斷路器的穩定性、可靠性、抗震性能及其開斷輸電系統直流電流安全性，而滿足特高壓直流輸電系統長期穩定運行和高可靠性要求；該特高壓直流斷路器結構特別適用於直流工程的直流場。


圖1是本發明的特高壓直流斷路器結構的結構示意圖；圖2是阻尼彈簧裝置的結構示意圖；其中，1-諧振電容器組，2-平臺，3-支柱絕緣子，4-複合絕緣子，5-球形支座， 6-阻尼彈簧裝置，61-拉力杆，62-缸套，63-碟簧組，64-法蘭端蓋，65-固定螺栓，66-端蓋， 67-圓環，68-擋板，69-耳柄，610-連接孔，611-排水孔，7-多斷口斷路器，8-電抗器組， 9-避雷器組，10-支柱，11-花籃螺栓，12-主梁，13-次梁。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的特高壓直流斷路器結構做進一步詳細的說明。該特高壓直流斷路器結構位於在換流閥閥廳外部，在室外直流場中運行，為了保證在各種惡劣的自然環境條件下均能可靠和穩定運行及絕緣要求，特高壓直流斷路器的結構如圖1所示，其主要包括諧振電容器組1、斷路器7、電抗器組8、避雷器組9和支撐框架。支撐框架包括平臺2和支柱10。本例中，平臺2包括至少兩根主梁12和至少十根次梁13，次梁固定於主梁之上、且主梁的軸線與次梁的軸線相互垂直布置，其中諧振電容器組1、電抗器組8和支撐避雷器組9分別固定於次梁13之上，多斷口斷路器7固定於平臺的一側且其底端通過地腳螺栓固定於地基基礎上；避雷器組9與多斷口斷路器7相併聯，電抗器組8與諧振電容器組1串聯後、再一起與多斷口斷路器7相併聯，多斷口斷路器7通過母排分別與諧振電容器組1、電抗器組8和避雷器組9相連。為了使位於平臺上的諧振電容器組、電抗器組和避雷器組對地絕緣，最好在平臺2與用於支撐平臺的四根支柱10之間分別設置一支柱絕緣子3，以採用瓷支柱絕緣子組為佳；每個支柱絕緣子3分別通過球頭支座 5與相對應的主梁12及支柱10相連接設在立柱10底端的法蘭與地腳螺栓固定於地基基礎上，設在立柱頂端的法蘭通過螺栓與球形支座5相連接，該球形支座又通過螺栓與設在支柱絕緣子3底端的法蘭固接；設在支柱絕緣子3頂端的法蘭與另一球形支座通過螺栓相固接，該球形支座與設在主梁底端的法蘭通過螺栓相固接。為了使該斷路器結構具有更好的穩定性，在每兩個相鄰的支撐裝置之間分別設有兩個呈交叉布置的斜拉裝置，每個斜拉裝置的上端與平臺的主梁12相固接、每個斜拉裝置的下端與支柱10相固接。斜拉裝置主要由複合絕緣子4、阻尼彈簧裝置6和花籃螺栓11構成，複合絕緣子的上、下端分別與平臺的主梁12和花籃螺栓11相固接，阻尼彈簧裝置6的上、下端分別與花籃螺栓11和支柱10相固接。如圖2所示，該阻尼彈簧裝置主要包括拉力杆61、缸套62、碟簧組63、法蘭端蓋64 和固定螺栓655。缸套62的左端固設有端蓋66，缸套的右端固設有圓環67 ；端蓋和圓環均與缸套進行同軸設置，圓環67的內徑與缸套62的內徑相等、其外徑大於缸套的外徑。拉力杆上套設有碟簧組63，碟簧組是由數片蝶形彈簧對合組合而成，碟簧組63的外側套設有缸套12，碟簧組的左端頂在缸套的端蓋66上，碟簧組的右端頂在拉力杆右端的擋板68上，在拉力杆61受外力向外拉伸時，通過該擋板對碟簧組進行限位；拉力杆61的左端穿過缸套左端的端蓋66置於缸套外部，拉力杆右端的擋板68卡接於圓環67的內徑處，該圓環與一法蘭端蓋64通過國定螺栓進行固定，通過該法蘭端蓋使缸套62形成一個封閉結構。法蘭端蓋64上設有耳柄69，該耳柄和露在缸套外部的拉力杆上均分別設有一個與直流斷路器的其他部件固定的連接孔610，兩個連接孔的軸線方向一致。缸套62上還開有排水孔611，用於排除缸套內的積水，防止阻尼彈簧裝置鏽蝕，可延長整個裝置的使用壽命。為了進一步增強整個裝置的強度、可靠性和使用壽命，整個裝置各部件的材料最好選用高強度合金鋼製造並採用熱鍍鋅工藝進行防腐處理，固定螺栓65最好採用高等級不鏽鋼螺栓。採用上述結構的阻尼彈簧裝置不但提高了整個裝置的安全性和可靠性，還可達到超高強度的緩衝拉力，可以使本發明的特高壓直流斷路器結構的支撐框架具有良好的抗震性能和緩衝性能，能夠提高特高壓直流斷路器結構的運行可靠性。下面分別介紹該特高壓直流斷路器結構中各部件的功能1)諧振電容器組1，包括疊層放置的四組(共48隻)電容器，組與組之間相併聯， 每組中的12隻電容器之間相串聯；諧振電容器組的作用是與電抗器組8相匹配，產生諧振， 從而使直流電流產生過零點，而熄滅電弧。2)電抗器組8，包括疊層放置的兩個乾式空心電抗器；電抗器組的作用是與諧振電容器組1相匹配，產生諧振，從而使直流電流產生過零點，而熄滅電弧。3)避雷器組9，包括疊層放置的36隻避雷器，避雷器之間相互並聯；避雷器組的作用是限制多斷口斷路器的各斷口電壓並吸收直流大電流分斷時產生的能量。4)多斷口斷路器7，本例中採用由相互串聯的三個單相的252KV交流SF6斷路器組成的三斷口斷路器，每個單相交流SF6斷路器的滅弧室通過連接母線進行串聯連通；多斷口斷路器的作用是當直流電流產生過零點時切斷直流電流。在實際應用中，可根據施工需求增加或減少單相交流SF6斷路器的數量從而組成與施工環境相適應的多斷口斷路器。5)斜拉裝置，其作用是在每兩個相鄰的立柱之間，分別連接4個方向的平臺與支柱，並使之產生一定拉力，從而使支撐框架穩固及滿足抗震要求。6)球形支座組，其作用是用於連接平臺與支柱絕緣子以及支柱絕緣子與下部支柱，連接螺栓均採用高強度螺栓。其目的可消除平臺與支柱絕緣子和支撐支柱之間的彎曲內應力，並起到緩衝及抗震作用。球形支座組由上端球節點球、上端球節點座、下端球節點球、下端球節點座組成，材料為高強度合金結構鋼，超精加工製造，防腐熱鍍鋅處理。7)阻尼彈簧裝置，其作用是連接位於平臺4角的斜拉絕緣子與支柱，並產生一定預緊拉力，提高支撐框架整體剛性及抗震緩衝性能。它由蝶簧組、花籃螺栓、拉力杆、缸體套等組成。8)支撐框架，由平臺、4個支柱絕緣子和4根支柱組成，通過用於連接平臺和支柱的支柱絕緣子，使位於平臺上的電容器組、電抗器組及避雷器組能夠對地絕緣。4根支柱通過4組球形支座分別與相應4個支柱絕緣子連接，並且4個支柱絕緣子通過4組球形支座與平臺的2根主梁相連接，2根主梁上分別支撐有10根次梁，其中6根次梁用來支撐避雷器組，4根次梁用來支撐電容器組及電抗器組，在平臺的下方、每兩根相鄰的立柱之間分別交叉設置一對斜拉裝置，其在橫向和縱向分別實現與主梁、支柱之間的固定，進一步加強了該支撐框架的穩定性。該支撐框架的作用是將直流斷路器結構的各個元器件有效整合在一起，要考慮機械結構強度、剛度的要求，又要考慮過電壓及絕緣配合，還要考慮直流斷路器整體抗震緩衝性能。綜上所述，該特高壓直流斷路器結構可以提高開斷輸電系統直流電流的安全性， 從而滿足直流輸電系統長期穩定運行和高可靠性要求。最後應該說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，結合上述實施例對本發明進行了詳細說明，所屬領域的普通技術人員應當理解到本領域技術人員依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請待批的權利要求保護範圍之中。
權利要求
1.一種多斷口特高壓直流斷路器結構，該結構包括諧振電容器組(1)、多斷口斷路器 (7)、電抗器組(8)、避雷器組(9)、平臺⑵和用於支撐平臺的各支柱(10)，其特徵在於所述諧振電容器組(1)、電抗器組(8)和避雷器組(9)位於平臺(2)上，所述多斷口斷路器(7) 位於平臺的一側，所述避雷器組(9)與多斷口斷路器相併聯，所述電抗器組(8)與諧振電容器組(1)串聯後、再一起與多斷口斷路器相併聯。
2.如權利要求1所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述每個支柱 (10)與平臺(2)之間均設有支柱絕緣子(3)。
3.如權利要求2所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述支柱絕緣子 (3)與平臺⑵和支柱(10)分別通過球形支座(5)相連接。
4.如權利要求1-3任一所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於每兩個相鄰的支柱(10)之間均設有呈交叉布置的一對斜拉裝置，每個斜拉裝置的上端與平臺相固接、下端與支柱相固接。
5.如權利要求4所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述斜拉裝置包括複合絕緣子G)、阻尼彈簧裝置(6)和花籃螺栓(11)，所述複合絕緣子的上、下端分別與平臺( 和花籃螺栓(11)相固接，所述阻尼彈簧裝置(6)的上、下端分別與花籃螺栓(11) 和支柱(10)相固接。
6.如權利要求5所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述阻尼彈簧裝置(6)包括拉力杆(61)、缸套(62)、碟簧組(63)、法蘭端蓋(64)和固定螺栓(65)，所述缸套(62)的兩端分別固設有與缸套同軸設置的端蓋(66)和圓環(67)；所述拉力杆(61)上套設有碟簧組(63)，所述碟簧組的外周套設有缸套(62)，所述拉力杆(61)的一端穿過缸套的端蓋(66)置於缸套的外部、設在拉力杆另一端的擋板(68)卡接於圓環(67)的內徑處； 所述法蘭端蓋(64)與缸套的圓環(67)通過固定螺栓(6 相固接。
7.如權利要求6所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述法蘭端蓋 (64)上設有耳柄(69)，所述耳柄(69)和拉力杆上均設有連接孔(610)且兩個連接孔的軸線方向一致；所述缸套(62)上開設有用於排除缸套內積水的排水孔(611)。
8.如權利要求1所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述多斷口斷路器(7)包括三個單相交流SF6斷路器，每個單相交流SF6斷路器的滅弧室通過連接母線進行串聯。
9.如權利要求1-3任一所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述平臺 (2)包括主梁(12)和固定於主梁之上的次梁(13)，所述主梁的軸線與次梁的軸線相垂直， 所述諧振電容器組(1)、電抗器組⑶和避雷器組(9)固定於平臺的次梁(13)上。
10.如權利要求9所述的多斷口特高壓直流斷路器結構，其特徵在於所述平臺的主梁 (12)至少為2根，次梁(13)至少為10根。
全文摘要
本發明提出了一種多斷口特高壓直流斷路器結構，該結構包括諧振電容器組、多斷口斷路器、電抗器組、避雷器組、平臺和用於支撐平臺的各支柱，所述諧振電容器組、電抗器組和避雷器組位於平臺上，所述多斷口斷路器位於平臺的一側，所述避雷器組與多斷口斷路器相併聯，所述電抗器組與諧振電容器組串聯後、再一起與多斷口斷路器相併聯。該特高壓直流斷路器結構的布局合理，受力均勻，模態固有頻率對抗震影響顯著，可以避開地震時的頻率峰值，能夠提高特高壓直流斷路器的穩定性、可靠性、抗震性能及其開斷輸電系統直流電流安全性，而滿足特高壓直流斷輸電系統長期穩定運行和高可靠性要求；該特高壓直流斷路器結構特別適用於直流工程的直流場。
文檔編號H02J1/00GK102360990SQ20111029426
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月30日 優先權日2011年9月30日
發明者於坤山, 劉智剛, 彭暢, 溫家良, 王秀環, 荊平, 雷林旭 申請人:中國電力科學研究院