电力设备中的浪涌抑制的利记博彩app

专利名称：电力设备中的浪涌抑制的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于抑制发生在电力设备中的高频电涌的方法和装置，涉及装有切断或者转换一个大的主电流的装置的大规模高电压大电流设备。本发明特别适用于用在变电站、配电线及类似设备中的空气绝缘开关设备中。
在现有的一种通用型上述设备中，具有一个在一个接地的外壳中伸展的导电部件，上述外壳中的导电部件周围充满了绝缘物质(如绝缘气体，一般为SF6)。空气绝缘开关在(比方说)变电站中使用得很广泛，它们在这些地方被用来以非常高的电流(一般超过1，000KA)开关非常高的电压(一般在100至1000KV)，断路电流高达50KA或更高。
这种装置通常含有至少一个巨大的专门设计的断路器，用于使工作电流停止流动;并且通常还有特殊的装置(如SF气体冲击保护器)用于熄灭切断电流时产生的电弧。另外，一般还在与上述断路器相连的传导路径上提供一个切断开关，用来在电流不流动时使断路器与工作电压隔开。
这些装置的另一个共同特征是这些装置中的传导路径通过一个绝缘套筒(bushing)与输电线路相连，或者在其他一些情况下，与地下电缆相连。
一个大的变电站可以包括多个断路器、相应的切断开关，由一个或多个电力母线使它们相连。
高频浪涌是电力设备中一个公知的问题。在高压下，即使是一个短暂的高频现象也能损坏设备中的元件。具体地讲，这些浪涌能使在接地外壳中用来安装导线的垫板和支撑部件的介电强度下降，从而可能导致放电事故。
当在设备中(如在断路器或者切断开关处)进行开关时，就会产生众所周知的浪涌问题。举个实例来说，当断路器被操作后再打开一个切断开关时，打开操作本身需要几百毫秒(即工作频率的几个周期)，由于开路的断路器的电容效应，因此沿着断开开关会出现一个逆起弧电流。对于断开开关上的每个逆起弧电流，都将产生一个超高压高频浪涌。频率高达几兆赫甚至几十兆赫。正象上面讲述的那样，这些浪涌具有潜在的破坏力。
先有技术中对于处理这种断路浪涌已有不少建议方案。
JP-UM-62-3874(1987)中描述了一种在电流被切断时在传输路径中或者与其平行接入一个电阻器的装置。但是，含有上述的电阻器的具体阻断装置体积相当庞大。
JP-A-61-254011(1986)是建议绕传输路径设置一个磁性材料环的许多提议中的一个。磁性环呈现与频率相关的阻抗，因此它能抑制高频浪涌，又不干扰工作频率下的电流。
JP-A-61-66510中提议绕导电线设置多个磁环，其中每个磁环都有一个弯曲的金属屏蔽用于减少材料的边缘处的场强。
JP-UM-61-41367(1986)中描述了一种放电器，其中，绕导体设置一个磁环，用于把(比方说)闪电冲击电压通过一个击穿气隙导入地下。
JP-UM-58-22808(1983)中描述了使用绕导电线周转设置的一个磁环来使操作气体绝缘断路器产生的浪涌衰减。
发明人注意到，上述的几种现有方案只能提供有限的浪涌保护。而且，它们一般只对断路浪涌进行保护，而对工作电流还在导电线中流动时浪涌不能很好地保护。雷电引发的浪涌就是一个例子。雷电浪涌只是当它由设备附近的雷击产生时才具有能与断路浪涌相比较的频率，但即使压其他场合下，它仍具有破坏性的高频效应。
我们在研究了上述的缺点以及产生的原因之后，作出了本发明。
简要地说，我们提供了一种新的电力装置以及操作该装置的方法，其中该电力装置被设计成能在有工作电流流动时避免装在其中的抑制器饱和。
具体地说，我们提供了一种操作电力装置从而禁止该装置中的高频浪涌，该装置包括一个在接地外壳中伸展的主载流导电体，上述外壳中围绕上述主导电体还设置了一种绝缘体;以及至少一个与上述的主导电体相连设置的高频浪涌抑制器，用于吸收主导电体中出现的高频浪涌，其特征在于在主工作电流流过上述的主导电体期间，使流过上述的高频浪涌抑制器的电流低于使该浪涌抑制器饱和的电平。
另一方面，我们提供了一种电力装置，包括在一个接地外壳中伸展的主载流导电体，在上述外壳中围绕上述主导电体还设置了绝缘体;与上述的主导电体相连的高频浪涌抑制器，用于吸收产生的高频浪涌，其特征在于设置了在工作电流在上述主导电体(21，3)中流动期间，使流过上述高频浪涌抑制器的电流低于使浪涌抑制器饱和的电平。
通过避免了浪涌抑制器(如磁环)因有工作电流在其中流动而饱和(象先有技术中发生的那样)，我们在有工作电流流动时还能使浪涌抑制器保持着抑制浪涌产生(如因雷击)的作用。这是先有技术中没有实现的。
为了能避免抑制器因工作电流而饱和，我们还采取了许多具体措施。对于抑制器的位置、结构、以及主导电路径的结构也提出了许多新的构思。
为此，我们还提供了一种禁止来自外部源(如雷电)的高频浪涌在有一个频率相对较低的工作电流在一个主导电路径流动的状态下进入具有在一个接地外壳中伸展的上述主导电路径并且围绕上述主导电路径设置了绝缘物的电力装置中的方法，包括将高频浪涌导入一个分路导电体，该分路导电体从上述的主导电路径分支而成，对地具有局部的高电容值，从而对高频浪涌具有相对于工作电流而言较低的阻抗，通过上述分支导电体(22)上的浪涌抑制器(23)抑制浪涌。
相应地，我们还提供了电力装置(如变电站或者输电线)，包括一个用来运载一个主工作电流的载流导电体，该载流导电体(21，3)在一个接地外壳中伸展，围绕上述的主导电体还设置了一个绝缘体;以及设置在从上述的主载流导电体分路出来并且与之相联的分路导电体上的一个高频浪涌抑制器。
我们发现可以建立一个分路导电体来较好地相对工频电流分离出高频浪涌。具体地说，这种分路可以做成对地呈现出较大的局部高电容值，从而对高频呈现出一个相对于低频而言的低阻抗。因此，建立在这样的分路上的浪涌抑制器不受低频电流的饱和电流的影响，不管怎样它都是对付高频现象的有效手段。这种带有浪涌抑制器的分路导电体可以设置在沿主导电体的一个或多个合适的位置上。这个分路可以导至(比方说)一个放电器、变压器或接地装置。它也可以(比方说)在接地外壳的母线导电线未端设置成只用于吸收浪涌的“死端”。
浪涌抑制器在分支路上最好设置在接地外壳和导电体之间所用的绝缘支撑物或垫板附近。如果用垫板或支撑物支撑支路本身的话，抑制器最好设置很比任们垫板都接近主导电体。
另一方面，主导电体包括三个都穿过一个浪涌抑制器的子导电体，总工作电流被分成三个沿三个子导电体流动的三相电流。通过使用三相电流，使得围绕三个三个子导电体的抑制器所看到的合成工作电流为零。因此，饱和可以避免，抑制器在工作期间可以有效地抑制高频浪涌。
另一方面，主工作电流被分离开，治着装置中平行相联的二个或二个以上的导电体流动，每个子导电体都各有自己的浪涌抑制器。通过这样划分导电体，每个抑制器所遇到的工作电流也相应地分离开来了，饱和也就避免了。
另一方面，围绕主导电体的磁性高频浪涌抑制器可以做成具有圆周空隙的，从而加大了饱和所需的电流。
用于制造浪涌抑制器的材料对一般技术人员而言是公知的，很容易进行选择。具体地说，磁性材料(如铁氧体)最好。抑制器可以包括一个铁氧体磁芯和/或(比方说)铁氧体磁粉的成形体。
选中的抑制器可以对低频(如低于500KHz)比对断路浪涌(如1MHz或更高)的极高频率呈现出更高的抑制作用，也可以使用具有这二种功能的类似抑制器。
电力装置由于具有上面描述过的多种类型的浪涌，因此可以有多种形式。设想中的具体使用场合为“变电站”或“开关站”。通常它们至少包括一个断路器，也许还有一个或多个切断开关。具有相当规模的电站还可能有一根或多根母线，它们通常埋设在地下。
接地容器中的绝缘物通常是一种气体，最好是SF。
一个电力装置只要与一根输电线有连接并且有一个切断开关，那么，本发明的浪涌抑制器最好设置在切断开关中的输电线一侧，而不是通常通向一个断路器的另一侧。举个例子来说，一个具体的抑制装置可以设置在通向输电线的绝缘套筒一侧。外壳中的电力开关设备可以采用常规形式，不必加以特别考虑。
下面参照附图并借助于实例来描述本发明的实施例。附图中，

图1.是一个气体绝缘开关装置的横断面示意图，图2.是至一个电压变压器的分路导电体，
图3.是至一个接地装置的分路导电体，图4.是母线上的分路导电体，图5.是母线末端处的分路导电体，图6.中示出了经过再分割的主导电体，图7.中示出了三相电线，图8和9中示出了具有一个缝隙的磁性浪涌抑制器，图10和11中(示意性地)示出了浪涌抑制器的可替代的配置情况。
图1中示出了本发明的一个适用于通过绝缘套管1传输电力的气体绝缘开关装置的输电线单元的实施例。在本实施例中，只有母线是以分相形式构成的。空气绝缘开关装置基本上由与安装面1平行设置的母线2的外壳50中的母线导电体3(三相)所形成。在每根母线2上都设置了一个母线切断开关4。各母线的切断开关4通过一根连接母线5连接在一起。在图1的右侧还为母线切断开关4设置了一个接地装置6。左侧的母线切断开关4通过连接母线7与装在断路器8一侧的电流变换器9相连。装在断路器8另一侧的电流变换器10与连接母线13的一端相连，连接母线13上装有一个线路切断开关11和一个接地装置12。切断开关8的下方设置了一个用来控制断路器的工作机构。连接母线13的另一端与连接母线16相连，连接母线16上还接有一个接地装置15。装在安装面1上的一个电压变换器17与连接母线16相连。连接母线16的另一侧与另一根连接母线18相连。绝缘套管1就是与这根连接母线18相连。上面提到的母线2、母线切断开关4、连接母线5和7，电流变压器9和10、断路器8，连接母线13、16和18、电压变换器17及放电器19中均充满了绝缘气体(SF6)，并且用绝缘垫板20分隔开。参考数字21是指用作主电流通路的一根母线)。
本实施例中，一个用作高频浪涌抑制部分的磁性材料环23(铁氧体环)绕分路导电体22设置，该分路导电体22从母线21分出，通向放电器19的输入部分处的一个绝缘垫板20。上述的磁性材料23是为从用作主电流通路的母线21分支出来的分路导电体22放置的，因此当允许电流正常流动时不会产生磁饱和。另外，分路导电体22是通过放电器19连接至对地呈较大静电空置的一个部分上的，因此在这一部分只呈现出一个小阻抗。因此，产业上常用的频率下流动的电流很难流过这一部分，而高频电流测很容易流过。
在构成如上所述的设备中，现在假定通过(比方说)切断开关5的开关操作产生了一个高频开关浪涌。这时产生的浪涌具有的频率相当高，具体地说可高达几兆赫至几十兆赫。它从分路导电线22向对地具有较大的静电容量的放电器19推进。但是，浪涌电压将被位于绝缘垫板20前方的磁性材料23的浪涌吸收能力所吸收。这就能防止可能在绝缘垫板20的表面发生介电状况恶化。即使是具有尖锐波形的浪涌也能被吸收。此外，因反射而产生的残留浪涌也能被很快地吸收掉。
图2中示出了本发明的另一个实施例，在这里，本发明被应于图1中所示的变换器17的输入部分。具体地说，为从母线21分路至变换器17的分路导电体22a提供了磁性材料23a，如图2所示。
这种构造能获得与上述的那个实施例相近似的效果。
图3中示出了本发明的另一个实施例，其中，为从输电母线21分路至接线装置12的分路导电体22提供了一个磁性环23b。分路导电线22b与接地装置12的一个延伸了的定触头12A相连，而不是与可动的外杆相连。
图4中又示出了本发明的一个实施例，其中，在母线3和绝缘支撑物24之间的分路导电体22c也提供了磁性材料23c。绝缘支撑物24用于把母线导电线3支撑在母线2的外壳50中。
图5中又示出了本发明的一个实施例，其中，在母线2的外壳50的一个端部设置了磁性材料。具体地说，来自母线导电线3的分路导电体22d穿过绝缘隔板20进入一个充满绝缘气体的容器25中。在绝缘隔板20和从母线导电线3分路出来的分路导电板22d之间设置有磁性材料23d。磁性材料23由安装在母线2的外壳的内表面上的支撑部件26所支撑。在这种情况下，一个单独的磁性环23d环绕了所有的分支22d。
在上面描述的这些装置中，由打开或者闭合(比方说)切断开关4所产生的浪涌电压沿着母线导电体流动，到达绝缘隔板20，但是被磁性材料23所吸收，从而防止可能在绝缘隔板20的表面产生的介电恶化。
此外，工作电流不会直接流过磁性抑制器，因此它不会饱和，可以吸收来自外部源(加雷电)的浪涌。
虽然上面描述的实施例涉及的是使用三相母线时的情形，但是应该注意到的是，本发明可以以同样的方式适合于单相母线。磁性材料可以是铁氧体磁芯，也可以是通过用磁性粉末模制成的模压制品。此外，磁性材料23可以组合地旋转在上面提到的各个位置上。
下面参照图10和图11描述雷电浪涌和“内部”浪涌之间的差别，这二个附图是一个气体绝缘电力装置的电路图。
该气体绝缘电力装置包括(比方说)一个放电器152、一个切断开关153、一个断路器154及类似装置，主导电体的一端通过导入绝缘套管151与输电线150相连，另一端与一个变电站设备1559如变压器)相连。为通向断路器154的切断开关153设置了一个环形磁性抑制器23。图10中示出了在断路器154打开的状态下切断开关153打开和闭合时的情况。在这种状态下，虽然电流的流动被断路器154阻断，在切断开关153打开、闭合时，在气体绝缘的电力装置中也会产生高频浪涌电压。但是，如果象图中所示的那样在断路器154一侧为切断开关153设置了磁性材料，高频浪涌会被磁性材料23吸收，就会被阻止窜入断路器154。
但是，当如图11所示断路器154闭合时，高频浪涌160会通过输电线150进入。由于断路器154是闭合的，因此有电流ia继续流动。由于有这个电流iα，磁性材料23非常容易饱和(视其性质而定)，这样，就不能达到足够的浪涌抑制效果。
图6是根据本发明的另一个实施例的气体绝缘电力装置的部分剖面透视图。
在充满绝缘气体的接地外壳50中设置了一对串联的载流导电线21，具有较大直径的连接导电体121A和121B与这些串联的载流导电体21的相对的部分相连接。三根平行的载流导电体122a、122b和122c电气上平行地接在上述的连接导电体121A和121B之间，从而在这些连接导电体之间形成电流通路。这些平行的载流导电体122a，122b和122c分别插入各自的磁环23e中。
在这样构成的气体绝缘电力装置中，流过串联载流导电体21的电流ia以分散流入平行载流导电体122a，122b和122c的分散电流i1，i2和i3的形式流动。因此，如果(假如说)i1＝i2＝i3＝ia/3，那么，电流可以增加到通常使磁性材料23e饱和的电流的三倍大。因此，即使在断路器闭合的状态下有高频浪涌(加雷电)从输电线窜入，也能防止磁性材料23e被电流ia饱和，尽管使用了与绕单根导电体不能工作的磁性材料相同的材料，浪涌还是能被充分地抑制住。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的部分剖面的气体绝缘电力装置的透视图。
根据本发明的这个实施例的气体绝缘电力装置是三相封装型，在接地外壳50中含有三个三相载流导电体21a，21b和21c。围绕这些三相载流导电体21a，b，c设置了三相封装型环状磁性材料23f。磁性材料23f通过绝缘支撑部件130a和130b固定在接地外壳50的内壁上，保持着电气绝缘。
一般情况下，三相交流的总电流为零，因此，流过磁性材料23f的总电流(i1+i2+i3)也为零。因此，磁性材料23f不会被电流饱和，沿着这些载流导电线行进的浪涌将被磁性材料23f完全抑制。一般磁性材料1直径越大越难制备，因此本实施例特别适合于具有低电压级别的气体绝缘电力装置即允许磁性材料做成小直径的气体绝缘电力装置中。
图8和图9是根据本发明的又一实施例的部分剖面的气体绝缘电力装置的透视图和其垂直剖面图。
在本实施例中，围绕有电流ia流过的载流导电体21设置了圆筒形磁环23g。它与前面的实施例中的磁环相似，但是在圆周方面上有一个间隙140。与图7中的情形一样，磁性材料23也是通过多个绝缘支撑部件130a，130b和130c固定的接地外壳50上，以维持电气绝缘。
上面具有间隙140的环状磁性材料23g即使在电流ia变得相当大时也不会饱和。因此，象图11中的那种在断路器154闭合的状态下偶尔漏入输电线150中的浪涌也能被完全吸收掉。
上面描述的这些实施例的特征可以被组合起来用于一个气体绝缘电力装置中。比方说，图5和图6中所示的那种磁性材料也可以在圆周方向上具有间隙。
图10和11是前面已经描述过的空气绝缘电力装置的电路图。在如图10所示断路器154打开的状态下，在载流导电体中设有磁性材料的那一部分中没有电流流过，因此磁性材料不会被电流饱和。另一方面，在如图11所示断路器154闭合的状态下漏入输电线150的浪涌流过载流导电体中设置有磁性材料23的那部分时，会产生电流使磁性材料饱和的问题。
在上面提到的状态下使切断开关153打开和闭合时，将产生1至10MHz的高频浪涌，虽然这与电路的构成情况有密切联系。由(比方说)铁氧体构成的磁性材料23可以有效地用来抑制浪涌。另外，当在后一种状态下浪涌从输电线进入时，将产生频率你于切断开关153打开或者关闭时产生的浪涌频率的浪涌，也就是时，频率约为250至500KHz。因此，磁性材料23也可以用抑制频率低于用来抑制切断开关打开、关闭时产生的浪涌的那种材料的磁性材料来构成。
从上述的描述中也可以看出，在断路器154闭合时有电流ia流动的情况下磁性材料很容易饱和。因此，最好把上述的磁性材料设置在输电线一侧而不是图11中的切断开关的另一侧，更理想的是应该设置在气体绝缘电子装置的输电线一侧。本发明中的技术不一定非得用于设置在断路器154一侧而不是切断开关53一侧的磁性材料。
权利要求
1.一种操作电力装置从而禁止该装置中的高频浪涌的方法，该装置包括一个在接地外壳(50)中伸展的主载流导电体(21，3)，上述外壳中围绕上述主导电体(21，3)还设置了一种绝缘体；以及至少一个与上述的主导电体相连设置的高频浪涌抑制器(23)，用于吸收主导电体中出现的高频浪涌，其特征在于在主工作电流流过上述的主导电体期间，使流过上述的高频浪涌抑制器的电流低于使该浪涌抑制器饱和的电平。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于主工作电流将不流过设置在从主导电体分路出来的分路导电体(22)上的浪涌抑制器。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于主导电体(21)包括三个都穿过同一浪涌抑制器(23f)的三个子导电体，主工作电流以三相电流的形式在这三个子导电体中流动(21a，b，c)。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于主工作电流分离后流入上述装置中并联连接的二个或二个以上子导电体(122a，b，c)中，每个子导电体都各有一个浪涌抑制器(23e)。
5.一种禁止来自外部源(如闪电)的高频浪涌在有一个频率相对较低的工作电流在一个主导电路径(21，3)流动的状态下进入具有在一个接地外壳(50)中伸展的上述主导电路径(21，3)并且围绕上述主导电路径设置了绝缘物的电力装置中的方法，包括将高频浪涌导入一个分路导电路(22)，该分路导电器从上述的主导电路径分支而成，对地具有局部的高电容值，从而对高频浪涌具有相对于工作电流而言较低的阻抗，通过上述分支导电体(22)上的浪涌抑制器(23)抑制浪涌。
6.电力装置，包括在一个接地外壳(50)中伸展的主载流导电体(21，3)，在上述外壳中围绕上述主导电体还设置了绝缘体;与上述的主导电体(21，3)相连的高频浪涌抑制器(23)，用于吸收产生的高频浪涌，其特征在于设置了在工作电流在上述主导电体(21，3)中流动期间，使流过上述高频浪涌抑制器的电流低于使浪涌抑制器饱和的电平。
7.电力装置，包括一个用来运载一个主工作电流的载流导电体(21，3)，该载流导电体(21，3)在一个接地外壳(50)中伸展，围绕上述的主导电体(21，3)还设置了一个绝缘体;以及设置在从上述的主载流导电体分路出来并且与之相联的分路导电体(22)上的一个高频浪涌抑制器。
8.根据权利要求7的电力装置，其中上述的分路导电体(22)对地呈现出局部的高电容值，从而对高频浪涌呈现出相对于工作电流而言较低的阻抗。
9.根据权利要求7的电力装置，其中的分路导电体(22)导向一个放电器(19)。
10.根据权利要求7的电力装置，其中的分路导电体(22)导向一个电压变换器(17)。
11.根据权利要求7的电力装置，其中的分路导电体(22)导向一个能使上述的主导电体(21)接地的接地装置(12)。
12.根据权利要求7至11中的任一个的电力装置，其中一个绝缘支撑物(20)与接地外壳(50)中的分路导电体(22)相配合使其固定住，浪涌抑制器(23)围绕着分路导电体(22)设置在主导电体(21，3)和上述绝缘支撑物之间。
13.电力装置，包括一个用于运载一个主工作电流的主载流导电体921)，该主导电体(21)在一个接地外壳(50)中伸展，在该外壳(50)中围绕主导电体(21)还设有一种绝缘体，主导电体(21)被分离成多个并行连接的子导电体(122a，b，c)，每个子导电体都有一个高频浪涌抑制器(23e)。
14.电力装置，包括一个用于运载一个主工作电流的主载流导电体(21)，该主导电体(21)在一个接地外壳(50)中延展，在该外壳(50)中围绕主导电体(21)还设置了一种绝缘体，主导电体(21)是一个包括三个子导电体(21a，b，c)的三根导电体，绕所有的三个子导电体(21a，b，c)设置了一个单独的高频浪涌抑制器(23f)。
15.电力装置，包括一个用来运载一个主工作电流的主载流导电体(21)，该主导电体(21)在一个接地容器9500中伸展，该外壳(50)中围绕着上述的主导电体(21)还有一个绝缘体;还包括一个绕着上述主导电体伸展从而形成一个具有圆周间隙(140)的环的高频浪涌抑制器(23g)。
16.根据权利要求13至15中的任意一个的电力装置，其中上述的主导电体的一端与一极输电线9150)相连，处于接地外壳中的主导电体上没有一个断路器(8，154)，在输电线(150)和断路器(8，154)之间的处于接地外壳中的主导电体上没有一个切断开关;在切断开关(11，153)和输电线之间的主导电体上没有一个高频浪涌抑制器。
17.根据权利要求16的电力装置，其中的浪涌抑制器(23)对于低于500KHz的频率比1MHz以上的频率具有更高的抑制作用。
18.根据权利要求6至17中的任一个的电力装置，其中的浪涌抑制器含有铁氧体材料。
19.根据权利要求6至13中的任一个的电力装置，其中，接地外壳中的绝缘体为SF6气体。
20.根据权利要求6至18中的任一个的电力装置，其中上述的主导电体由多个固态绝缘材料制成的支撑物920)支撑在上述的接地外壳中。
21.根据权利要求6至20中的任一个的电力装置，其中该电力装置是一个至少具有一个断路器(8)、一个切断开关(11)和一根位于接线外壳中的母线(2)的配电站。
全文摘要
本发明为高压气体绝缘开关装置，包含用来抑制能够损坏开关设置的高频浪涌的抑制器(如铁氧体环)。当有系统电流在流动时，为了能够抑制侵入的浪涌(如雷电)，设置了至少一个不会被工作电流所饱和的浪涌抑制器(23)。该抑制器(23)可以设置在支路(22)上，或者能特别适合于防止饱和，或者对它围绕的导电体进行再次分割或是三相的。
文档编号H01T4/08GK1062434SQ9111125
公开日1992年7月1日 申请日期1991年11月30日 优先权日1990年11月30日
发明者大森庄司, 西村和孙, 山极时生, 田川承位 申请人:株式会社日立制作所