一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置及方法与流程

1.本发明涉及断路器技术领域，具体涉及一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置及方法。


背景技术：

2.随着电力系统的快速发展，电力系统的容量和负荷不断增长，系统发生故障时的短路电流逐渐接近甚至超过断路器设备的开断极限，若断路器无法切断短路电流，则难以排除故障，对电力系统的安全运行产生极大威胁。为了降低短路电流，电力系统中采用了各种限流设备或措施，多重冗余的断路器开断电流增倍装置即为众多限流设备中的一种。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可靠性高、增倍断路器的开断能力的多重冗余的断路器开断电流增倍装置及方法。
4.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置，包括紧耦合电抗器、断路器、绝缘子、支架和汇流排，断路器的数量为两台，两台断路器均安装在支架；汇流排的数量为两组，一个断路器和紧耦合电抗器的一个耦合臂出线端通过一组汇流排连接，紧耦合电抗器的一侧设有公共臂出线端；两组汇流排合并形成汇流排出线端，两组汇流排均通过绝缘子架设在支架上。
6.作为一种优选，支架包括断路器支架和绝缘子支架，断路器支架的数量为两个，两个断路器支架分别位于绝缘子支架的两侧；一个断路器安装在一个断路器支架上，绝缘子安装在绝缘子支架上。
7.作为一种优选，断路器支架包括底部固定杆、h型支撑架和顶部安装架；底部固定杆和h型支撑架的数量均为两个，两个底部固定杆并排且间隔设置，一个h型支撑架的两个竖杆分别与两个底部固定杆的一端连接，另一个h型支撑架的两个竖杆分别与两个底部固定杆的另一端连接，顶部安装架安装在两个h型支撑架，断路器安装在顶部安装架上。
8.作为一种优选，绝缘子支架包括底部安装杆、l型杆和顶板，l型杆的数量为两个，两个l型杆的一端分别与底部安装杆的两端连接，两个l型杆的另一端分别与顶板的两端连接，绝缘子安装在顶板上。
9.作为一种优选，h型支撑架的每个竖杆与底部固定杆之间设有加强杆。
10.作为一种优选，底部固定杆包括两个槽钢，两个槽钢背对设置，两个槽钢均通过紧固螺栓安装在地上。
11.作为一种优选，每个断路器包括三个并排设置的断口，三个断口依次通过汇流排串联；三个断口中，第一个断口通过汇流排与一个耦合臂出线端连接，第三个断口通过汇流排与另一台断路器的第三个断口连接；汇流排出线端设置在连接两个第三断口的汇流排中间。
12.作为一种优选，一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置还包括连接板，紧耦合电抗器安装在连接板上，连接板通过螺栓固定在地上。
13.一种多重冗余的断路器开断电流增倍方法，采用一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置，通过并联分流原理，将待保护的电力线路中的短路电流分散至有断路器的两条支路，短路故障发生时，由两个支路的断路器同时切断电路，从而每条支路仅需要承受一半的短路电流。
14.作为一种优选，通过每个支路串联紧耦合电抗器的一个耦合臂出线端，从而在短路故障发生时避免两条并联支路由于分闸不同期而使短路电流向一侧集中导致无法开断。
15.总的说来，本发明具有如下优点：
16.本发明可靠性高、增倍断路器的开断能力、空间的利用充分，节省占地面积，结构稳定性强等优点。利用了并联分流原理，将电力线路中的短路电流分散至两条并联支路，短路故障发生时，由两个支路的断路器同时切断电路，实际每条支路仅需要承受一半的短路电流。同时利用串联的紧耦合电抗器，避免了两条并联支路分闸不同期而使短路电流向一侧集中的现象。
附图说明
17.图1为一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置的立体图。
18.图2为一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置的俯视图。
19.其中，1为紧耦合电抗器，2为断路器，3为断路器支架，4为绝缘子，5为绝缘子支架，6为汇流排，7为耦合臂出线端，8为公共臂出线端。
具体实施方式
20.下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
21.实施例一
22.如图1-2所示，本实施例的一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置，包括紧耦合电抗器、断路器、绝缘子、支架和汇流排，断路器的数量为两台，两台断路器均安装在支架；汇流排的数量为两组，一个断路器和紧耦合电抗器的一个耦合臂出线端通过一组汇流排连接，紧耦合电抗器的一侧设有公共臂出线端；两组汇流排合并形成汇流排出线端，两组汇流排均通过绝缘子架设在支架上。
23.支架包括断路器支架和绝缘子支架，断路器支架的数量为两个，两个断路器支架分别位于绝缘子支架的两侧；一个断路器安装在一个断路器支架上，绝缘子安装在绝缘子支架上；两个断路器支架沿绝缘子支架对称设置。
24.断路器支架包括底部固定杆、h型支撑架和顶部安装架；底部固定杆和h型支撑架的数量均为两个，两个底部固定杆并排且间隔设置，一个h型支撑架的两个竖杆分别与两个底部固定杆的一端连接，另一个h型支撑架的两个竖杆分别与两个底部固定杆的另一端连接，顶部安装架安装在两个h型支撑架，断路器安装在顶部安装架上。断路器通过紧固螺栓固定在顶部安装架上，两个断路器面对面设置。
25.绝缘子支架包括底部安装杆、l型杆和顶板，l型杆的数量为两个，两个l型杆的一端分别与底部安装杆的两端连接，两个l型杆的另一端分别与顶板的两端连接，绝缘子安装
在顶板上。本实施例的底部安装杆、l型杆和顶板均通过多个结构型钢焊接而成。底部安装杆通过紧固螺栓安装在地上。
26.h型支撑架的每个竖杆与底部固定杆之间设有加强杆。
27.底部固定杆包括两个槽钢，两个槽钢背对设置，两个槽钢均通过紧固螺栓安装在地上。
28.每个断路器包括三个并排设置的断口，三个断口依次通过汇流排串联；三个断口中，第一个断口通过汇流排与一个耦合臂出线端连接，第三个断口通过汇流排与另一台断路器的第三个断口连接；汇流排出线端设置在连接两个第三断口的汇流排中间。本实施例的三个断口为独立操控的断口，可分别接受不同来源的控制命令。每个断口的接线端子位于断口的上下两侧。三个断口分别为第一断口、第二断口和第三断口，第一断口通过汇流排与耦合臂出线端连接，第一断口、第二断口和第三断口依次通过汇流排连接，第三断口通过汇流排与另一个断路器的第三断口连接并且在中央设置出线端子。
29.还包括连接板，紧耦合电抗器安装在连接板上，连接板通过螺栓固定在地上。
30.本实施例的所有汇流排与各部件依次串联。
31.本实施例的紧耦合电抗器的轴心位于整个装置的对称平面上，公共臂出线端位于电抗器底部的一侧，公共臂出线端的位置与整个装置对称平面重合，作为多重冗余的断路器开断电流增倍装置的进线端；两个耦合臂出线端位于电抗器顶部，形成60
°
夹角分布于对称平面的左右两侧。
32.在实际工程中，可根据紧耦合电抗器和断路器等部件的尺寸和重量、电压和电流的需求，对汇流排的长度、支架的尺寸、各部件之间的距离等要素进行适当的调整，以满足实际的工程需要。
33.本发明的工作原理：
34.1.本发明通过并联分流原理实现开断电流增倍。该装置内部分为两个并联支路，将流过装置的电流分成两份，分别由两个断路器开断，实现开断电流增倍的目的。
35.2.紧耦合电抗器的应用。理想情况下，两个断路器应当同时开断，短路电流均匀分担至两个断路器，但在实际中，两个断路器的开断顺序会有微小差异，先断开的一个支路的电流会集中到另一个支路，导致另一个支路电流过大而无法开断。为了避免这个现象，使用了紧耦合电抗器。
36.紧耦合电抗器由两个线圈绕组构成，每个绕组称为一个“耦合臂”，两个耦合臂通过相同的电流时，耦合的结果为电感相互抵消，对外相当于阻抗很低的普通导线，不影响电路工作；若其中一个耦合臂的电流消失，会使另一个耦合臂失去抵消电感而对外产生较大阻抗，相当于投入了限流电抗器，对电流进行限制。利用上述特性，将两个耦合臂分别与两个断路器串联，如果其中一个断路器先断开，会阻碍另一个断路器的电流上升，使其避免遭受短路电流的集中冲击，也能顺利开断，提升了装置的可靠性。
37.实施例二
38.本实施例中，将实施例一的两个断路器的三个断口一一对应，两个断路器的第一个断口组成一对，两个断路器的第二个断口组成一对，两个断路器的第三个断口组成一对，形成了3组成对的断口；由于每个断口都可以开断所在支路的短路电流，所以3组断口的开断能力相同，可以互相备用，或者用于不同的开断目的，比如，第一组可以用于正常操作时
手动切断电路，第二组可以用于故障发生时由计算机触发保护功能自动切断电路，第三组可以用于其他需要切断电路的情形。本实施例断路器的多个断口实现了多重冗余；紧耦合电抗器提升了开断成功率和可靠性。
39.本实施例的原理：断口的多重冗余。在该装置中，每个支路上的断路器包含3个断口，均可切断该支路的短路电流。将两个断路器中位置相互对应的两个断口组合使用，可以形成3组，这3组断口相互备用或用于不同分断的用途，因此称为多重冗余。
40.本实施例未提及部分同实施例一。
41.实施例三
42.本实施例的一种多重冗余的断路器开断电流增倍方法，采用一种多重冗余的断路器开断电流增倍装置，通过并联分流原理，将待保护的电力线路中的短路电流分散至有断路器的两条支路，短路故障发生时，由两个支路的断路器同时切断电路，从而每条支路仅需要承受一半的短路电流，实现了开断电流成倍增加；通过串联的紧耦合电抗器，避免了两条并联支路分闸不同期而使短路电流向一侧集中导致无法开断的现象，从而保证了开断的成功率，提高了装置可靠性。并联分流原理将电流开断能力提升了一倍。
43.本实施例未提及部分同实施例一。
44.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。