一種用于三分頻輸電系統的低頻斷路器技術方案

一種用于三分頻輸電系統的低頻斷路器，具有斷路器機構，斷路器機構包括可調速電機；氣室，所述氣室包括在所述氣室中的壓氣室活塞以及推動所述壓氣室活塞運動的連桿；所述斷路器機構和所述氣室通過拐臂、絕緣拉桿連接，所述拐臂的一端固定于所述電機的主軸，一端與所述絕緣拉桿連接，所述電機的轉軸以轉動形式帶動所述拐臂和所述絕緣動拉桿運動，所述絕緣拉桿連接所述連桿，推動所述壓氣室活塞運動；通過改變可調速電機的轉速，和/或改變氣室中活塞的行程實現斷路器噴口處長時間氣吹，在噴口處可產生時間至少達60ms，且氣流速度大于等于15m/s的氣體。從而滿足了在三分頻輸電系統中長的氣吹時間，和高的氣流強度，保證了可靠開斷。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種應用于三分頻輸電系統的斷路器，特別涉及一種噴口處有長時間氣吹，并且氣吹強度可以調節的斷路器。
技術介紹
當前能源危機的加深以及環境保護的迫切需要，可再生能源和清潔能源日益受到世界各國的重視。通常風力發電和水力發電等可再生能源的位置較偏遠，其原動機轉速很 低，適合低頻發電，而低頻輸電具有降低電抗、提高輸送能力等優勢，因此，分頻輸電技術為新能源的并網運行提供了切實可行的途徑。三分頻輸電與傳統工頻交流輸電最大的區別在于電流周期的改變，半波周期由原來的IOms變為30ms。因此，三分頻輸電系統的斷路器在開斷過程中，電弧從產生到熄滅的時間變長，目前已有的工頻輸電系統的斷路器，由于機構運動時間短，操動機構多采用彈簧機構和液壓機構，兩者的運動時間和調速范圍均不能滿足三分頻輸電系統長時間燃弧情況下的分斷要求，在三分頻輸電系統電流過零時在噴口處已經沒有足夠強度的氣吹，無法保證可靠開斷。
技術實現思路
針對上述現有技術存在的不足或缺陷，本專利技術的目的在于提供一種可以應用于三分頻輸電系統的低頻斷路器。斷路器機構采用可調速電機，通過改變可調速電機的轉速，和/或改變氣室中活塞的行程實現斷路器噴口處長時間氣吹，在低頻斷路器壓氣室噴口處可產生時間至少達60ms的氣體，同時可以通過傳感器實時檢測噴口處的氣流速度并根據氣流速度調節電機轉速，使分斷過程中噴口處氣流速度大于15m/s。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是 一種用于三分頻輸電系統的低頻斷路器，包括斷路器機構，所述斷路器機構包括電機；氣室，所述氣室包括在所述氣室中的壓氣室活塞以及推動所述壓氣室活塞運動的連桿；所述斷路器機構和所述氣室通過拐臂、絕緣拉桿連接，所述拐臂的一端固定于所述電機的主軸，一端與所述絕緣拉桿連接，所述電機的轉軸以轉動形式帶動所述拐臂和所述絕緣動拉桿運動，所述絕緣拉桿連接所述連桿，推動所述壓氣室活塞運動；所述電機為可調速電機，在低頻斷路器壓氣室噴口處產生時間至少達60ms的長時間氣吹，且氣流速度大于等于15m/ s。通過改變可調速電機的轉速，和/或改變氣室中活塞的行程實現斷路器噴口處長時間氣吹，在低頻斷路器壓氣室噴口處可產生時間至少達60ms的氣體，且氣流速度大于等于15m/s。滿足了在三分頻輸電系統中長的氣吹時間，和高的氣流強度，保證了可靠開斷。附圖說明圖1是斷路器不意圖，其中圖1 (a)為工頻斷路器不意圖，圖1 (b)、圖1 (C)、圖1 (d)為低頻斷路器示意 圖2是低頻斷路器控制流程 圖3是低頻斷路器測速裝置框圖。1.斷路器機構2.拐臂3.絕緣拉桿4.連桿5.壓氣室活塞6.壓氣室具體實施例方式參見圖1 (a)，工頻斷路器包括斷路器機構I以及氣室6，斷路器機構I包括電機，氣室6包括在氣室中的壓氣室活塞5以及推動壓氣室活塞5運動的連桿(動弧觸頭)4。斷 路器機構I和氣室6通過拐臂2、絕緣拉桿3連接。其中斷路器機構I包括電機，拐臂2 —端固定于電機主軸，一端與絕緣拉桿3連接，電機轉軸以轉動形式帶動拐臂2和絕緣動拉桿3運動，絕緣拉桿3連接連桿(動弧觸頭)4，推動壓氣室活塞5運動。對于適用于工頻條件下的工頻斷路器，只能保持30ms左右的氣吹時間。本專利技術是一種適用于三分頻輸電系統的低頻斷路器，現結合圖1中圖1 (b)、圖1(C)和圖1 (d)的3種改進方案說明低頻斷路器機構。圖1 (b)、圖1 (C)和圖1 (d)相同的元件具有相同的附圖標記，所不同的是，為了適用于三分頻的輸電系統，在圖1 (b)、圖1(C)和圖1 (d)斷路器機構I的電機為可調速電機。并且通過改變可調速電機的轉速，和/或改變氣室中活塞的行程實現斷路器噴口處長時間氣吹，在低頻斷路器壓氣室噴口處可產生時間至少達60ms的氣體。圖1 (b)為本專利技術的實施例1，該方案使得電機低速運動，并增大壓氣室的直徑。具體而言，在實施例1中，控制斷路器I電機以相對于常用的工頻斷路器電機轉速的低速而運動，增加氣吹時間，從而使得噴口處有長時間氣吹，使得氣吹時間滿足三分頻輸電系統要求，即至少60ms。由于電機運動速度較小，噴口處氣流速度較低，為了保證噴口處氣吹強度滿足分斷要求，可以增大壓氣室的直徑，具體而言，包括增大壓氣室中壓氣缸的直徑或者減少壓氣室的壓氣缸的氣壁的厚度等，同時壓氣室活塞的直徑做相應的調整以保證氣吹的輸出。實際上，對于相同的斷路器的壓氣室活塞的運動速度，可以通過改變壓氣缸直徑或高度調節噴口處氣流速度。在三分頻輸電系統中，電流周期為60ms。當觸頭打開處于電流前半周期上升階段時，由于第一個電流過零點時觸頭打開間距較小，觸頭間氣吹強度不夠，電弧繼續維持，需等待半個周期在第二個電流過零點分斷。工頻下斷路器運動時間約為34ms，而長燃弧情況下，機構運動時間應不小于60ms，則假設希望通過降低可調速電機轉速來解決本專利技術的技術問題，那么如果可調速電機運行過程中的平均運動速度約為工頻下的0. 57倍時，則只需將斷路器壓氣室直徑相應的增大至工頻的1. 32倍。除了降低電機的轉速，還能通過增大壓氣室中活塞的行程以增大氣吹時間。圖1 (C)為本專利技術的實施例2，在該實施例中采用長的拐臂和長高度的壓氣室。由于拐臂的長度和壓氣室的高度增加，使得壓氣室中活塞的行程增加從而增大氣吹時間，達到至少60ms。同時，使得電機的平均運動速度與工頻下平均運動運動速度基本一致，與工頻下相比，單位時間內壓氣量基本不變，斷路器噴口處氣吹強度可以滿足三分頻輸電系統分斷要求。圖1(d)為本專利技術的實施例3，在本實施例中調節電機轉動范圍，具體的來說，增大電機轉動范圍，同時設計長高度壓氣室，進而增大壓氣室活塞的行程。在本實施例中，拐臂的長度為常見的工頻斷路器中拐臂的長度。在實施例2和3中電機的轉速均可以為常見的工頻斷路器中電機的轉速。圖2為本專利技術的實施例4。已有工程實踐及仿真結果表明，斷路器機構停止運動后約在幾個毫秒內噴口處氣流速度將迅速下降至0，無法可靠熄滅電弧。而，對于三分頻輸電系統，噴口處氣吹速度要求大于等于15m/s。為保證長燃弧分斷情況下噴口處依舊有足夠的氣吹強度，整個機構運動時間要滿足大于等于三分頻輸電系統電流的一個周期，且在該周期內保證大于等于15m/s的氣吹強度。因此，在實施例4中將監測噴口電機的氣吹速度，并控制電機的轉速以保證一定的氣吹強度，且該氣吹強度大于等于15m/s。如圖2所示，首先根據噴口預設氣流速度，例如大于等于15m/s，確定電機轉速，通過拐臂2和絕緣拉桿3帶動連桿4及壓氣室活塞5運動，測速裝置實時測量噴口處的實際氣流速度，如果實際氣流速度 在系統設定范圍內，則保持電機轉速不變，如果實際氣流速度偏大或者偏小，則測速裝置將信息傳遞給電機控制系統，進而控制電機增大或者減小轉速，使噴口處氣流速度在整個分斷過程中均滿足分斷要求，大于等于15m/s。圖3為一種示例的測速裝置，包括測量實時氣流速度的傳感器，傳感器將數據傳輸至測速裝置，測速裝置包括調理模塊，調理模塊包括依次連接的放大電路和濾波電路，然后將數據傳送給MCU，并對電機進行控制。實施例4可以適用于如上描述的實施例1-3。實施例的變型 以上公開了 4個不同的實施例，并且這4個實施例之間是可以相互結合的。例如，在降低電機的轉速，增大壓氣室直徑的同時，也能本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于三分頻輸電系統的低頻斷路器，包括???斷路器機構，所述斷路器機構包括電機；???氣室，所述氣室包括在所述氣室中的壓氣室活塞以及推動所述壓氣室活塞運動的連桿；???所述斷路器機構和所述氣室通過拐臂、絕緣拉桿連接，所述拐臂的一端固定于所述電機的主軸，另一端與所述絕緣拉桿連接，所述電機的轉軸以轉動形式帶動所述拐臂和所述絕緣動拉桿運動，所述絕緣拉桿連接所述連桿，推動所述壓氣室活塞運動；其特征在于：所述電機為可調速電機，在低頻斷路器壓氣室噴口處產生時間至少達60ms的長時間氣吹，且氣流速度大于等于15m/s。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：榮命哲，孫昊，吳益飛，楊飛，吳翊，邵方靜，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：