双断路器DCB型高压组合电器

摘要

双断路器DCB型高压组合电器，包括支架、电压互感器、电流互感器、套管或电缆舱、三工位隔离/接地开关、断路器机构、罐体和汇控箱，所述断路器结构包括对称安装在罐体内的两台断路器，且两台断路器的两个灭弧室之间设置有绝缘支撑件，所述两个灭弧室为中间带抽头式的双断口式灭弧室，在抽头上下两侧和对称安装的两台断路器上方分别设置有第一、第二、第三和第四三工位隔离/接地开关，其中第一、第二和第三三工位隔离/接地开关连接装设电流互感器的套管或电缆舱，第四三工位隔离/接地开关连接电压互感器。所述灭弧室内采用绝缘气体做内绝缘。该双断路器DCB型高压组合电器，可以满足数字化变电所的需求，减少了占地面积，缩短了安装时间，提高了设备的可靠性和安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及高压电器技术领域，确切地说它是一种双断路器型（DCB） 型户外气体绝缘金属封闭式组合电器。

背景技术

当前，高压组合开关电器乃至特高压组合开关电器的运行与制造存在的 三个难题。

首先，是关于间隔线路侧隔离开关开合小电流能力(电容电流、电感电 流)，如何才能满足实际要求。随着电力系统的迅速发展，同杆并架的线路越 来越多，电网运行操作对隔离开关、接地开关切合感应电流的要求越来越高， IEC、国家、行业对此制定了相应的标准。现在的问题是，按照已有标准进 行的相关试验，满足不了实际的需要，要么感应电压低于实际需求，要么感 应电流小于实际需求。产生问题的原因之一是：标准制定只考虑了同杆并架 同电压的线路，而实际上更多的是同杆并架不同电压的线路。这种同杆并架 的线路，低电压等级的隔离开关、接地开关需要切合的感应电压、电流，都 比高电压的高，与现行标准恰恰不同。

其次，是关于隔离开关母线转换电流能力的提高。在我国，252kV GIS 隔离开关开合母线转换电流能力的型式试验中，一般转换电压按IEC标准进 行型式试验，而IEC标准中规定的：252kV组合电器母线转换电压为20V， 远远低于上述电网工程的100V要求；在实际运行中，由于母联开关有可能 由于故障而非全项运行，因此对母线转换电压的计算与设想，不能预防母线 转换操作发生的事故。

最后一个问题是快速接地开关HSGS（High Speed Grounding Switches） 的制造与使用。高压输电线路的故障90％以上是单相接地故障，而单相接地 故障中约有80％为“瞬时性”故障。在我国，330kV、500kV线路大多采用 单相重合闸方式消除单相接地故障，来提高系统的稳定性和供电的可靠性。 单相重合闸的成功与否取决于故障点的潜供电弧能否自熄。现场运行与试验 表明，稳态下潜供电流和恢复电压的幅值是潜供电弧自灭的两个决定因素； 熄灭潜供电弧的方法主要有高压电抗器中性点接小电抗和使用HSGS （High Speed Grounding Switches）两种。前者在国内外已得到广泛应用，后 者在日本已建成的UHV系统中已得到使用。对于那些线路较短，无须接电抗 器限制工频过电压，或虽有电抗器接在母线上，但不是针对某条线路而设的 情况，无法使用前者的方法而只能采用后者。HSGS实际就是一个由继电保 护启动的快速开关，但是，现有的接地隔离开关均不能满足上述功能。

发明内容

针对现有技术的弊端，本发明的目的是提出一种双断路器型（DCB）型 户外气体绝缘金属封闭式高压组合电器。

本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器，它包括支架、电压互感器、 电流互感器、套管或电缆舱、三工位隔离/接地开关、断路器机构、罐体和汇 控箱，其中，

所述断路器结构包括对称安装在罐体内的两台断路器，且两台断路器的 两个灭弧室之间设置有绝缘支撑件，所述两个灭弧室为中间带抽头式的双断 口式灭弧室，在抽头上下两侧和对称安装的两台断路器上方分别设置有第 一、第二、第三和第四三工位隔离/接地开关，其中第一、第二和第三三工 位隔离/接地开关连接装设电流互感器的套管或电缆舱，第四三工位隔离/接 地开关连接电压互感器；

所述罐体和汇控箱固装在支架上，所述汇控箱分别连接控制两台断路 器、四套三工位隔离开关；

所述套管或电缆及罐体内充有绝缘气体做内绝缘，所述灭弧室内采用绝 缘气体做内绝缘。

进一步地，所述绝缘气体为SF₆。

进一步地，所述两台断路器具有各自的弹簧操动机构。

进一步地，两个灭弧室共用一个罐体。

进一步地，两台断路器在静触头的绝缘支撑件处相连接。

进一步地，四组三工位隔离开关同在一个罐体内。

进一步地，所述套管为复合绝缘套管或瓷质绝缘套管。

本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器，采用背靠背的两台断路 器，使得变电站设计纵向尺寸大为缩小。它采用带中间抽头式双断口型灭弧 室灭弧，复合绝缘套管或电缆舱安装在灭弧室两侧和中间抽头处，下面安装 三工位隔离开关，套管或电缆舱下部套装电流、电压互感器，套管或电缆及 罐体内充SF₆做内绝缘，灭弧室与罐体间采用SF₆气体做内绝缘，断路器配弹 簧操动机构，三工位隔离开关采用高纯SF₆气体做内绝缘，所述的高纯SF₆气 为0.5MPa，以上使得本发明中的隔离开关开合小电流能力（电容电流、电感 电流）增强，母线转换电流能力（转换电流、转换电压）增强，可以满足数 字化变电所的需求，减少了占地面积，缩短了安装时间，提高了设备的可靠 性和安全性，且能够适应绝大多数应用环境，成本较低，便于标准化制造。

附图说明

图1为本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器的结构示意图；

图2为本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器的一个优选实施例；

图3为本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器的一个优选实施例；

图4为本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器的一个优选实施例；

图5为本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器的一个优选实施例；

图6为本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器的一个优选实施例。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的实施例仅用 于解释本发明，而不是用于限制本发明。

如图3所示，在本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器中，电路连 接方式为：两端母线分别通过电流互感器和三工位隔离/接地开关与断路器连 接，汇控箱安装在断路器与三工位隔离/接地开关下部，两个断路器静触头端 连接输出通过套管或电缆舱引出一次端子，并在引出前连接一台电压互感 器。

如图1所示，本发明提出的双断路器DCB型高压组合电器，由支架7、电 压互感器5、电流互感器4、套管或电缆1、三工位隔离/接地开关2、断路器机 构3、罐体和汇控箱6组成，其中，

所述断路器机构3包括对称安装在罐体内的两台断路器，且两台断路器 的两个灭弧室之间设置有绝缘支撑件，两台断路器的灭弧室为带中间抽头式 的双断口式灭弧室，如图1所示，灭弧室设置为所述断路器机构包括对称安 装在罐体内的两台断路器，且两台断路器的两个灭弧室之间设置有绝缘支撑 件，所述两个灭弧室为中间带抽头式的双断口式灭弧室，在抽头上下两侧和 对称安装的动触头和断路器之间分别设置有第一、第二、第三和第四三工位 隔离/接地开关2，其中第一、第二和第三三工位隔离/接地开关连接装设电流 互感器4的套管或电缆舱1，第四三工位隔离/接地开关连接电压互感器5；套 管或电缆舱及罐体内充有绝缘气体做内绝缘，灭弧室内以及灭弧室与罐体间 采用绝缘气体做内绝缘。

带中间抽头式的双断口型式灭弧室，该设置具体包括两组动触头10和静 触头11，其中，每组动触头10和静触头11分别与绝缘支撑件12连接。

在本发明优选实施例中，所述绝缘气体为SF₆，所述的高纯SF₆气压力为 0.5MPa，增加设备安全性。

所述两套断路器具有各自的弹簧操动机构，可实现远距离控制或就地手 控。

如图2所示，在实际应用时，两个灭弧室共用一个罐体，两套断路器共 用一个出线三工位隔离开关，四组三工位隔离开关同在一个罐体内。

所述套管为复合绝缘套管，一般为使用硅橡胶材料，而在特殊环境下， 如高海拔、高寒地区宜配置瓷套管。

本发明公开的双断路器DCB型高压组合电器，整体结构的设计采用罐式 断路器结构布置，便于现场整体运输与安装。断路器使用双断口SF₆灭弧室， 使用六氟化硫气体作为绝缘，并将高压隔离开关一体化设计，形成整体的 HGIS高压组合电器。三相装在一个共用的底箱上，每相可共用或单独配有弹 簧操作机构。该高压组合电器可以满足数字化变电所的需求，减少了占地面 积，缩短了安装时间，提高了设备的可靠性和安全性。

具体来说，本发明所提供的双断路器DCB型高压组合电器实际上两个断 路器和多组隔离开关与多组电流、电压互感器等设备组成的新型组合电器， 如图4所示，中间一组套管或电缆舱为出线套管，用于连接变电站的进出线。 两边的套管或电缆舱为母线套管或电缆终端，用于连接变电站的两组母线。

当该设备作为受电开关时，定义为受电运行模式，如图5所示，DS₂和CB₂处于合闸位置，ES₁处于合闸状态，CB₁处于备用状态，以作为快速接地开关 使用。

当该设备作为送出开关时，定义为送出运行模式，如图6所示，DS1和 DS₂均处于合闸位置，CB₁或CB₂之一处于合闸状态，另一组处于备用状态。

实际应用中，同杆并架或长距离平行输电线路越来越多，对气体绝缘金 属封闭开关设备(GIS)中，线路侧接地开关的开合感应电流能力(电磁感应、 静电感应)的要求越来越高。使用本发明所提供的DCB型HGIS设备很理想地 解决了这个问题，接地操作可以分为两种情况：

1、线路检修状态的操作（FES）（见图5）。其操作过程是先分别断开CB₂和DS₂，再合上CB₁，使线路处于接地状态，这时线路就可以进行正常的检修 维护工作了。其优点是在操作过程中，一旦线路有电时，可以有效利用线路 侧CT测量到的短路电流，启动继电保护跳开断路器，以减少误操作对电网的 冲击。在正常情况下，由接地开关（FES）来关合停电线路与相邻带电线路 之间由于电磁感应或静电感应作用而产生的感应接地电流。

2、快速接地开关HSGS的功能（见图5），当线路发生单相接地短路故障 时，产生一次电弧；故障相两端断路器跳闸，继电保护动作先断开CB₂故障 相，线路对侧继电保护也同时动作，跳开故障相开关，一次电弧熄灭，潜供 电弧(二次电弧)产生；自动装置合上CB₁的故障相（HSGS接地），潜供电弧 熄灭；自动装置跳开CB₁的故障相（HSGS打开）；重合闸装置动作合上CB₂故障相，断路器重合。线路恢复正常状态。

本发明所提供的双断路器DCB型高压组合电器可以设置真正意义的双 重化保护装置，将CT分别设置在DS₁和DS₂至主母线之间（见图4所示），在 一侧断路器正常工作时，可以断开另一侧母线隔离开关，对该侧断路器进行 传动操作，这样可以在不影响线路正常输电的情况下，对继电保护和开关进 行联动试验。

如图6所示，本发明所提供的双断路器DCB型高压组合电器中，任何倒 换母线的操作都使用断路器，避免转换电流和转换电压的问题，具体为：

（1）把出线同时挂在两条母线上（所有开关处于闭合状态），当某一路 母线发生故障时，通过母线保护将故障母线上所有开关切除，而不会造成任 何出线线路停电。

（2）电网中使用DCB型组合电器的变电站，母线联络断路器应当处于 断开状态，将电源和负荷出线开关有选择的分别挂在两条母线上，使得继电 保护和自动装置的配置更加简化，运行更加可靠。这种情况下当某一路母线 发生停电时，其母线上所带的负荷可以通过本身的切换装置自动切换到另一 路母线上，这一自动切换过程可以在零点几秒内完成。

（3）本发明随时可以通过操作断路器来改变电网运行方式，而不使用 隔离开关进行操作，避免了由于使用隔离开关而发生误操作的可能性，从而 减少停电事故。

上述仅为本发明的较佳实施例，当然，根据实际需要和进一步的探索还 可以有其它实施方式。但是，应该明确的是，基于类似上述的或者其它没有 表述出的具有相同构思的实施方式的变换，均应涵盖在本发明权利要求的保 护范围之中。