特高压旁路开关介绍

s
2
9
主回路电阻
μΩ
≤80
水平纵向 水平横向 垂直力
10
接线座的机械负载额定值
N
5000
4000
5000
电机电压
V
AC380、DC220 ☆
11
配 用 机
CJ12 控制电压 电动机构 分合闸过程电机运行时间
V s
AC380、AC220、DC220、DC110 ☆ 主刀: (24±3 )；地刀: (24±3 )
图 1 产品总体结构 B.设置开合高参数母线转换电流的专用装置及辅助回路，该装置以 12kV 真空 灭弧室配置相应的紧凑型操作机构为核心，并通过主导电杆的合闸运动提供断路器 操作功。 C．为了保证产品的结构刚度及运行稳定性，产品底架采用整体式结构，单相三 个绝缘子安装基础之间采用大刚度钢管连接，中间旋转绝缘子轴承座采用向心滚针 轴承和推力滚针轴承组合，且两轴承间支撑长度很长、受力合理、刚性高； D.断口及对地绝缘结构尺寸的选择：通过参考相关研究试验资料及特高压试验 示范工程的实践经验，最终确定旁路隔离开关断口绝缘距离大于 4550mm,对地绝缘距 离大于 8500mm。为保证电场结构，无线电干扰及电晕噪声等水平，需要设置相应的 均压环结构，环径及管径通过电场有限元分析确定并经型式试验验证。 E.接地开关采用已经在特高压交流试验示范工程中投运的折叠式结构。
机构箱体
合闸弹簧
操作凸轮 电流引线 分闸弹簧 滚轮及钢套 超程弹簧 硅橡胶套管 真空灭弧室
图 5 真空断路器结构示意图 该断路器的动作过程原理如下： 合闸过程：外拨叉被拨转——合闸弹簧过死点——操作凸轮旋转——滚轮及钢 套向下——分闸弹簧压缩——真空动触头向下运动——真空触头接触——超程弹簧 压缩——合闸终了 分闸过程：外拨叉被拨转——合闸弹簧过死点——操作凸轮旋转退开——超程 弹簧释放——分闸弹簧释放——滚轮及钢套向上——真空动触头向上运动——真空 触头分开——分闸终了
额定
（峰值）
隔离断口
4
绝缘 水平
操作冲击耐受电压
相间/对地 kV
(峰值 250/2500μs) 隔离断口
2680 2125 1860 1625
辅助和控制回路工频耐压
2
真空灭弧室工频耐压
42
5
无线电干扰电压测量和电晕试验
μV
≤500
6
额定短时耐受电流
kA
63
7
额定峰值耐受电流
kA
170
8
额定短路持续时间
各触头分合闸时序配合及参数要求表
隔离开关 状态
合闸过程
分闸过程
动作 1
辅助触头 接触 主触头
脱离接触
时间差值 s
2.1±0.7
3.60±0.7
动作 2
真空灭弧室 触头合闸 真空灭弧室 触头分闸
时间差值 s
2.5±0.7
0.5±0.3
动作 3
主触头 接触 辅助触头 脱离接触
4.3 真空断路器设计及选型
刀闸交流报告
一、 总体方案设计
根据特高压串补工程的实际工况及运行条件，确定旁路隔离开关的额定技术参
数表如下：
旁路隔离开关的额定技术参数表
序号
项
目
单位
技术参数
1
额定电压
kV
2
额定频率
Hz
3
额定电流
A
1min 工频耐受电压 相间/对地
（有效值）
隔离断口
1100 50 6300 1100 1055
雷电冲击耐受电压 相间/对地
图 2 带真空断路器的静触头结构
图 3 只带辅助触头的静触头结构
安装真空断路器一端的静触头结构如下图所示：
真空断路器 操作拐臂 静辅助触头
3
刀闸交流报告
动辅助触头 主动触头 主静触头
图 4 带真空断路器一端的静触头结构 在该结构中，动辅助触头安装在主动触头端部，在主动触头合闸的动作过程中，
先接触到由双平行杆构成的静辅助触头并滑入槽内夹紧，形成可靠接触，同时，静
为了使真空断路器与隔离开关主闸刀有机结合，达到能在真空灭弧室内开合母 线转换电流的功能，湖南长高产品设计为如下结构：
由于 3 柱式隔离开关有 2 个隔离断口（即 2 个动、静触头），但开合该参数母线 转换电流的断路器只需一台即可满足需求，故将真空断路器装置安装在其中的一个 主静触头上，并配以相应的辅助触头，另一端只需要安装动作结构相同的辅助触头 即可。
与静触头形成固定通流回路。由于两端动、静辅助触头结构一致，因此其动作状态，
接触时间完全一致，可以视为联动的两对触头。
带真空断路器一侧辅助回路通流路径如下：动主触头---动、静辅助触头---过渡
软连接---真空灭弧室动、静触头---静触头
不带真空断路器一侧辅助回路通流路径如下：动主触头---动、静辅助触头---过
序号
参数项目
单位
参数值
1 额定电压
kV
12
2 额定工频耐受电压
kV
42*
3 额定雷电冲击耐受电压
kV
75*
4 额定频率
HZ
50
5 额定电流
A
630
6 额定峰值耐受电流
kA
40
7 额定短时耐受电流
kA
16
8 额定短路持续时间
s
4
9 额定短路开断电流
kA
16
5
刀闸交流报告
10 额定短路关合电流
kA
40
A.总体结构均采用三柱水平旋转双断口型式（带翻转合闸功能），采用该结构主
1
刀闸交流报告
要基于以下原因：在特高压（1100kV），大电流（额定电流 6300A）的要求下， 主导电部分结构尺寸很长，导电管截面很大，如果采用折叠式结构或立开式结构， 主导电运动结构及自重平衡结构将十分复杂且庞大，性能不稳定。而三柱水平旋转 结构最为简单可靠，受力十分均衡平稳，在分合闸全过程中需要的操作功很小。
11 额定短路开断电流次数
次
30
12 额定操作顺序
分-0.3s-合分-180s-合分
13 机械寿命
次
10000
* 在变压器油或等效绝缘介质中
真空灭弧室固定在密封的硅橡胶套管内并填充硅油，断路器操作机构为专门设
计的小型弹簧操作机构，安装在套管一端并与真空灭弧室连接，结构简单紧凑，操
作性能稳定可靠。
该型断路器的具体结构如下图
旁路隔离开关开合母线转换电流装置的参数要求为 7kV，6300A，通过对该参
数的分析并考虑实际运行工况等因素，湖南长高最终选用振华宇光公司生产的 TD□
-12/630-16JY 型真空灭弧室作为开合母线转换电流装置的核心部件，本真空灭弧室为
直壳状陶瓷绝缘外壳。
该真空灭弧室各项技术参数如下表：
TD□-12/630-16JY 型真空灭弧室技术参数表
渡软连接---静触头
整个导电部分结构用以下简化示意图表示
真空灭弧室触头 辅助触头 1
辅助触头 2
主触头 1
主触头 2
带真空断路器侧
不带真空断路器侧
4
刀闸交流报告
动、静辅助触头的滑动接触位置采用铜钨合金材质，避免电弧烧蚀及融焊，过 渡连接采用大柔性的软铜绞线及软铜导电带实现。
为保证辅助回路与主回路配合可靠以完成开合母线转换电流的功能，各触头的动 作顺序应符合下表的时序配合要求：
2
刀闸交流报告
4.2 辅助回路设计方案
由于特高压串补工程对旁路隔离开关要求的特殊性，该产品母线转换电流参数 达到 7kV，6300A，如果采用普通直接拉弧的弧触头结构，将无法抵抗高参数下极为 严重的烧损，因此必须采用带专用灭弧室结构的灭弧装置，使转换电流的电弧在灭 弧装置内开合。隔离开关采用成熟技术的真空断路器结构灭弧，配套设计相应的紧 凑型操作机构，并通过设计与主闸刀有机结合的结构，达到可靠开合高参数母线转 换电流的目的。
辅助触头也作为操作拨叉，由动辅助触头拨动并旋转，并通过与之旋转轴同轴的操
作拐臂操作真空断路器。在动、静辅助触头已经可靠接触而主动、静触头间距离又
能承受恢复电压的位置，真空灭弧室合闸，电流通过动、静辅助触头、真空灭弧室
连接到主静触头。之后，主动、静触头继续合闸完成，电流通过主动、静触头连通。
分闸过程则与之相反，分闸开始后，主动、静触头首先分开，电流经合闸状态
构
输出角度
度
主、地刀: 180°
操作手柄作用力
N ≤60 (在总转数 10%范围内允许为 120N)
开、合母线转 12 换电流的能力
额定母线转换电流
A
额定母线转换电压
V
6300 7000
13
机械寿命
次
3000
特高压串联补偿装置系统所用旁路隔离开关的相关技术参数要求很高，而且部 分参数相对特殊，无法完全等同于普通隔离开关的设计思路。特高压整体设计方案：
≤2 ≤2 3.5±1
7
的真空灭弧室、可靠接触的动、静辅助触头流通；继续分闸到辅助触头仍可靠接触
而主触头之间形成能承受恢复电压的空气断口的位置后，真空断路器分闸，母线转
换电流在真空灭弧室内被开断；之后产品继续分闸，动、静辅助触头脱离接触。
另一端主静触头不带真空断路器，但其主动、静触头，动、静辅助触头结构与
上图结构一致，其静辅助触头通过安装架安装在主静触头上，并通过连接绞线直接
6
刀闸交流报告
该真空断路器机械特性参数如下表所示：
真空断路器机械特性参数
序号
参数项目
单位
1 平均分闸速度
m/s
2 平均合闸速度
m/s
3 额定触头压力
N
对应超程弹簧压缩后长度
mm
4 合闸弹跳时间
ms
5 分闸触头反弹幅值
Biblioteka Baidumm
6 合闸超程
mm
参数值 1.0±0.2 0.6±0.2 850±50 26±1