專利名稱：抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明具體涉及一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置。
背景技術：
全封閉組合電器(Gas Insulate Switchgear,簡稱GIS)中的隔離開關在切合空載短母線的操作過程中，由于隔離開關觸頭間的多次擊穿和行波在GIS內(nèi)部的傳播、反射和疊加，會產(chǎn)生特快速暫態(tài)過電壓(Very Fast Transient Overvoltage,簡稱VFTO)。VFTO的振蕩頻率可高至上百兆赫茲，波頭上升時間可短至幾個納秒，振蕩幅值理論上最高可達3pu。隨著我國電網(wǎng)電壓等級的不斷提高，VFTO對一次電力設備(尤其是變壓器等繞組型設備)絕緣的威脅和變電站中二次設備的電磁干擾也越來越嚴重。工程上急需VFTO的有效抑制措施。VFTO對設備絕緣危害主要源于兩個方面，一是過電壓幅值，另一是波形上升沿陡度。其中波形上升沿陡度是造成VFTO作用下變壓器繞組間電壓分布不均勻的主要原因。因此，抑制VFT0，除了抑制其幅值，更重要的是抑制其陡度。目前，現(xiàn)有的VFTO抑制方式主要有:在隔離開關內(nèi)部加裝并聯(lián)電阻，在變電站適當位置加裝避雷器等。加裝并聯(lián)電阻雖可顯著降低VFTO的水平，但是，也增加了開關設備結構的復雜性和對操作機構的要求，也增加了設備的故障率，同時開關設備的制造成本也將大幅增加。在隔離開關中加裝并聯(lián)電阻，會使得隔離開關結構復雜，并需要操動機構配合操作。高壓電阻本身也是一個故障率較高的元件，已被現(xiàn)場應用所證明。這種方式具有結構復雜、造價高、可靠性低的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，以解決現(xiàn)有技術中VFTO抑制方式結構復雜、造價高、可靠性低的缺點。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，固定在全封閉組合電器的中心導體上，高頻磁環(huán)裝置包括:絕緣套筒，套設在中心導體上；多個磁環(huán)組，并列套設在絕緣套筒的外壁上；絕緣件，設置在相鄰的兩個磁環(huán)組之間。進一步地，高頻磁環(huán)裝置還包括屏蔽罩，屏蔽罩安裝在中心導體上并且罩設在多個磁環(huán)組的外側。進一步地，絕緣件為設置在磁環(huán)組側面上的熱縮管，或者絕緣件為在磁環(huán)組側面上由環(huán)氧樹脂澆注形成的絕緣體。進一步地，每個磁環(huán)組包括多個磁環(huán)。進一步地，每個磁環(huán)組包括一個磁環(huán)。進一步地，絕緣套筒位于多個磁環(huán)組的兩端處設置定位法蘭，定位法蘭的外徑大于磁環(huán)組的內(nèi)徑。進一步地，屏蔽罩為 金屬筒體。
進一步地，中心導體為空心管或實心圓柱體結構。應用本發(fā)明的技術方案，抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置固定在全封閉組合電器的中心導體上，高頻磁環(huán)裝置包括:絕緣套筒，套設在中心導體上；多個磁環(huán)組，并列套設在絕緣套筒的外壁上；絕緣件，設置在相鄰的兩個磁環(huán)組之間。磁環(huán)組套在中心導體上，改變了其所在線段的波阻抗，增加了電感和渦流。VFTO行波傳播至磁環(huán)組處時會產(chǎn)生折反射，經(jīng)過磁環(huán)組部分的行波的陡度會因磁環(huán)組電感的作用而降低，幅值會因磁環(huán)渦流作用而降低。從而磁環(huán)組總體上改變了 VFTO行波的折反射和疊加過程，同時也消耗了行波的能量，降低了行波波頭幅值和陡度，從而減小了 VFT0。絕緣套筒保證了磁環(huán)組與中心導體之間絕緣。通過采用高頻磁環(huán)抑制VFTO的高頻磁環(huán)裝置自身結構簡單，并且無動作部件等操作機構的要求，增加了高頻磁環(huán)裝置的可靠性，并且材料選擇和結構上經(jīng)濟性好。


構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:圖1示出了本發(fā)明的抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置的實施例的結構示意圖。上述附圖中具有以下附圖標記:10、中心導體；20、絕緣套筒；21、定位法蘭；30、磁環(huán)組；31、磁環(huán)；40、絕緣件；50、
屏蔽罩。
具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下， 本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明提供了一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置的實施例，具體參見圖1，本實施例的高頻磁環(huán)裝置固定在全封閉組合電器的中心導體10上，高頻磁環(huán)裝置包括絕緣套筒20、多個磁環(huán)組30和絕緣件40，絕緣套筒20套設在中心導體10上，多個磁環(huán)組30并列套設在絕緣套筒20的外壁上，絕緣件40設置在相鄰的兩個磁環(huán)組30之間。整個高頻磁環(huán)裝置通過絕緣套筒20套裝并固定在GIS設備的中心導體10上。磁環(huán)組由軟磁材料制成，為圓筒形結構，材料可以是鐵氧體、非晶等。絕緣件和絕緣套筒由耐高溫的高強度絕緣材料制成，可以是聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂等，絕緣套筒還可以選擇高強度熱縮管。磁環(huán)組套在中心導體上，改變了其所在線段的波阻抗，增加了電感和渦流。VFTO行波傳播至磁環(huán)組處時會產(chǎn)生折反射，經(jīng)過磁環(huán)組部分的行波的陡度會因磁環(huán)組電感的作用而降低，幅值會因磁環(huán)渦流作用而降低。從而磁環(huán)組總體上改變了 VFTO行波的折反射和疊加過程，同時也消耗了行波的能量，降低了行波波頭幅值和陡度，從而減小了 VFT0。絕緣套筒保證了磁環(huán)組與中心導體之間絕緣。通過采用高頻磁環(huán)抑制VFTO的高頻磁環(huán)裝置自身結構簡單，并且無動作部件等操作機構的要求，增加了高頻磁環(huán)裝置的可靠性，并且材料選擇和結構上經(jīng)濟性好。本實施例進一步優(yōu)選地，高頻磁環(huán)裝置還包括屏蔽罩50，屏蔽罩50安裝在中心導體10上并且罩設在多個磁環(huán)組30的外側。屏蔽罩由軸對稱的金屬筒體構成，并通過螺栓固定于GIS中心導電桿上。所用金屬可以為銅、鋁、不銹鋼等。屏蔽罩作用為:改善磁環(huán)表面的電場分布，避免局部場強過高而產(chǎn)生局部放電，同時也具有承接磁環(huán)在使用中損壞后掉落的碎渣或碎塊的作用，防止其掉落在GIS外壁內(nèi)側而形成局部絕緣隱患。本實施例的絕緣件40為在磁環(huán)組30側面上由環(huán)氧樹脂澆注形成。在一種未示出的實施例中，絕緣件40為設置在磁環(huán)組30側面上的熱縮管。每個磁環(huán)組30包括I個磁環(huán)31，即相鄰的兩個磁環(huán)31之間設置有絕緣件40。本實施例中的磁環(huán)組中的磁環(huán)31之間設置有絕緣件，需要說明的是，在未示出的一種實施例中，多個磁環(huán)31之間相互貼合，并且磁環(huán)之間不具有絕緣件，即多個磁環(huán)31之間設置有絕緣件40，并且同樣可以達到磁環(huán)組抑制的作用。絕緣套筒20位于多個 磁環(huán)組30的兩端處設置定位法蘭21，定位法蘭21的外徑大于磁環(huán)組30的內(nèi)徑。磁環(huán)和絕緣件的安裝和配合可以采用以下幾種(但不限于這幾種)方式實現(xiàn):方式1:本方式中的絕緣件為絕緣墊片，首先將一個定位法蘭固定于GIS設備的中心導體上，然后在中心導體上套裝絕緣套筒，然后依次間隔放置磁環(huán)、絕緣墊片、磁環(huán)、絕緣墊片，直至全部磁環(huán)和絕緣墊片放置完畢，在絕緣套筒的另外一端安裝定位法蘭，將整個磁環(huán)串相互壓緊，并將整個裝置牢靠固定于GIS中心導體之上。方式2:首先將一個定位法蘭固定于GIS設備的中心導體上，然后在中心導體上套裝絕緣套筒，然后在指定位置間隔均勻地放置磁環(huán)(即磁環(huán)之間保持相同間隙)，然后在絕緣套筒的另外一端安裝定位法蘭，并將整個裝置牢靠固定于GIS中心導體之上。然后通過澆注的方法在各個磁環(huán)之間填充絕緣材料(如環(huán)氧樹脂)，其最終凝固形狀為與磁環(huán)和中心導體同軸的圓筒形絕緣件，本方式可使磁環(huán)和絕緣材料充分接觸，絕緣件更加牢固。方式3:與方式I相似，但磁環(huán)之間不加絕緣而是相互直接緊密接觸。磁環(huán)表面通過熱縮管或環(huán)氧澆注形成與磁環(huán)緊密接觸的絕緣件。方式4:與方式2相似，但在環(huán)氧樹脂澆注時同時在磁環(huán)表面形成絕緣件。方式5:與方式I相似，組內(nèi)磁環(huán)間緊密接觸并不相互絕緣。磁環(huán)組與磁環(huán)組之間采用方式I的絕緣墊圈或方式2的環(huán)氧澆注相互絕緣。磁環(huán)組表面通過熱縮管或環(huán)氧澆注形成與磁環(huán)組緊密接觸的絕緣件。屏蔽罩的安裝可以采用以下幾種(但不限于這幾種)方式實現(xiàn):方式1:單端固定的單一屏蔽罩。適用于較短磁環(huán)組的情況。固定端應為屏蔽罩遠離隔離開關斷口一側。將固定端改在屏蔽罩的左端或右端即可，如果隔離開關斷口位于磁環(huán)部分的左側，則固定端選在磁環(huán)串的右側。方式2:中間固定的單一屏蔽罩。適用于中等長度磁環(huán)組的情況。方式3:單端固定的多個屏蔽罩。適用于較長磁環(huán)組的情況。固定端應為屏蔽罩遠離隔離開關斷口一側；或者靠近隔離開關斷口的一半屏蔽罩的固定端為其遠離斷口的一偵牝遠離斷口的一半的固定端為其靠近斷口的一側。方式4:中間固定的多個屏蔽罩。適用于較長磁環(huán)組的情況。從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果:
1.通過采用高頻磁環(huán)抑制VFTO自身結構簡單，并且無動作部件等操作機構的要求，增加了高頻磁環(huán)裝置的可靠性，并且材料選擇和結構上經(jīng)濟性好。2.通過加強磁環(huán)之間絕緣以及磁環(huán)組表面絕緣的方法避免VFTO作用下磁環(huán)表面產(chǎn)生沿面放電而削弱抑制效果的情況。3.屏蔽罩可以改善磁環(huán)外表面及附近電場的分布，改善GIS內(nèi)部空間的電場分布，避免高頻磁環(huán)邊緣出現(xiàn)強電場區(qū)域，避免GIS內(nèi)部出現(xiàn)強電場區(qū)域，避免因局部電場強度過高而造成的異常放電或絕緣故障。可以保證安裝有抑制VFTO的高頻磁環(huán)裝置的GIS設備的正常運行。屏蔽罩還可以避免屏蔽罩懸空端和中心導體之間產(chǎn)生放電，使得VFTO對應的行波電流始終在GIS中心導體內(nèi)通過，以充分發(fā)揮磁環(huán)的抑制作用。同時，屏蔽罩還具有收集磁環(huán)裝置脫落粉末和碎塊的作用，確保GIS設備的正常運行。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換 、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，固定在全封閉組合電器的中心導體(10)上，其特征在于，所述高頻磁環(huán)裝置包括: 絕緣套筒(20)，套設在所述中心導體(10)上； 多個磁環(huán)組(30)，并列套設在所述絕緣套筒(20)的外壁上； 絕緣件(40 )，設置在相鄰的兩個所述磁環(huán)組(30 )之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述高頻磁環(huán)裝置還包括屏蔽罩(50)，所述屏蔽罩(50)安裝在所述中心導體(10)上并且罩設在所述多個磁環(huán)組(30)的外側。
3.根據(jù)權利要求1所述的 高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述絕緣件(40)為設置在所述磁環(huán)組(30)側面上的熱縮管，或者所述絕緣件(40)為在所述磁環(huán)組(30)側面上由環(huán)氧樹脂澆注形成的絕緣體。
4.根據(jù)權利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，每個所述磁環(huán)組(30)包括多個磁環(huán)(31)。
5.根據(jù)權利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，每個所述磁環(huán)組(30)包括一個磁環(huán)(31)。
6.根據(jù)權利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述絕緣套筒(20)位于所述多個磁環(huán)組(30)的兩端處設置定位法蘭(21)，所述定位法蘭(21)的外徑大于所述磁環(huán)組(30)的內(nèi)徑。
7.根據(jù)權利要求2所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述屏蔽罩(50)為金屬筒體。
8.根據(jù)權利要求1所述的高頻磁環(huán)裝置，其特征在于，所述中心導體(10)為空心管或實心圓柱體結構。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抑制特快速暫態(tài)過電壓的高頻磁環(huán)裝置，固定在全封閉組合電器的中心導體上，高頻磁環(huán)裝置包括絕緣套筒，套設在中心導體上；多個磁環(huán)組，并列套設在絕緣套筒的外壁上；絕緣件，設置在相鄰的兩個磁環(huán)組之間。本發(fā)明有效地解決了現(xiàn)有技術中VFTO抑制方式結構復雜、造價高、可靠性低的缺點。
文檔編號H02H9/04GK103236684SQ201310134269
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權日2013年4月17日
發(fā)明者劉衛(wèi)東, 陳維江, 關永剛, 戴敏, 岳功昌, 李心一, 穆雙錄 申請人:清華大學, 國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 西安西電開關電氣有限公司