一种SF6断路器-熔断器组合装置及其应用方法与流程

本发明涉及电网电力设备，尤其是涉及一种sf6断路器-熔断器组合装置及其应用方法。

背景技术：

1、随着电网容量的增大，电力输送和分配设备承担着越来越多的电压和电流负荷，短路电流及其上升率不断增大，严重威胁着系统元器件及设备的安全运行。sf6断路器是一种气体绝缘开关设备，有绝缘性能强，开断电流能力强等优点，主要应用在高压输电系统中。熔断器对短路电流有较强的限流能力，结构简单，经济性好。

2、尽管sf6断路器和熔断器各自具备显著的优点，但在某些方面还存在局限性。sf6断路器分断过程中，短路电流直流分量或幅值过高时将导致电弧更加稳定，燃弧时间延长，容易造成开断失败，而熔断器完成分断后无法再次投入使用，需要进行更换后才可再次投入使用，为恢复供电增加了时间成本和人力成本。目前关于sf6断路器-熔断器组合电器的研究主要集中于状态监测和诊断、环保与环境友好等方面，然而针对高直流分量短路工况时sf6断路器开断的方法，主要依靠参数选型时考虑承受更高短路电流的sf6断路器，造成装置体积巨大，经济性较差；而目前关于熔断器动作后自动更换的研究相对较少，主要集中于简化熔断器手车的操作流程。

3、中国专利申请cn114823244a公布了一种电压互感器手车自动更换熔断器装置，通过旋转电机带动传动结构和装有熔断器的绝缘盘旋转来替换熔断的熔断器，缩短了熔断器的更换时间。但该装置熔断器与绝缘盘固定，当备用熔断器使用完毕后更换复杂，带来了一定的运维成本。因此，如何设计一种能工作在大额定电流且便于自动更换熔断器的sf6断路器-熔断器组合装置成为了需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种sf6断路器-熔断器组合装置及其应用方法，将sf6断路器和熔断器并联，在高直流分量或高电流幅值短路时，熔断器辅助sf6断路器进行开断，熔断器更换通过直线电机驱动备用熔断器沿滑轨移动并自动固定，提高了电力系统的安全性和恢复供电效率。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、根据本发明的一个方面，提供了一种sf6断路器-熔断器组合装置，所述装置包括组合电路模块和熔断器自动更换模块。

4、所述组合电路模块包括：

5、控制电路，包括串联设置的传感器、控制器和脉冲信号发生器，

6、通流电路，包括并联设置的sf6断路器和熔断器支路，

7、其中，所述熔断器支路包括串联设置的熔断器和快速隔离开关，所述脉冲信号发生器的输出端分别连接快速隔离开关和sf6断路器。

8、所述熔断器自动更换模块包括：弹簧、弹簧槽、软链接、铜片、绝缘滑轨、绝缘柱、直线电机、滑动板、熔断器回收仓和熔断器。

9、所述熔断器自动更换模块中弹簧的一端与弹簧槽连接，另一端与铜片连接，铜片通过软链接与熔断器支路连接，备用熔断器之间设有绝缘柱，直线电机的移动部件与滑动板相连，推动备用熔断器和绝缘柱沿绝缘滑轨向待替换熔断器方向滑动，熔断器回收仓用于回收替换掉的熔断器和随其滑动的绝缘柱。

10、作为优选的技术方案，所述脉冲信号发生器的信号输入通道与控制器相连，信号输出通道分别与sf6断路器和快速隔离开关相连。控制器将传感器的输出电压信号转化为电流信号，控制器通过分析短路电流的直流分量和幅值，并与直流分量和幅值与预设值比较，从而控制脉冲信号发生器输出相应的信号，所述预设值低于sf6断路器能承受直流分量或电流幅值的极限值。

11、当控制器的判断结果为额定流通、低于所述预设值的直流分量或低于所述预设值幅值的短路故障时，快速隔离开关处于分闸状态，由sf6断路器开断。当所述控制器的判断结果为高于所述预设值的直流分量或高于所述预设值的短路故障时，快速隔离开关合闸，由熔断器辅助sf6断路器对高直流分量短路电流进行开断。

12、当单个熔断器无法满足安全需求时，可将熔断器支路串联或并联熔断器，提高限流、耐压的能力。

13、在通流过程中产生的热量主要与电流的通流面积相关，相同电流下通流面积越大产生的热量越少，sf6断路器触头的电流通流面积大于熔断器狭颈的通流面积，熔断器和sf6断路器并联使温升来自sf6断路器，相对较小。

14、进一步地，所述熔断器自动更换模块还包括金属凸起、凹槽和铜片滑轨。熔断器两端设有金属凸起，铜片上设有凹槽和铜片滑轨，熔断器沿铜片滑轨滑动，凹槽用于限制熔断器的位置。当备用熔断器上的金属凸起移动到铜片凹槽时，在弹簧弹力的作用下与两端带有凹槽的铜片紧密连接。

15、根据本发明的另一个方面，提供了一种sf6断路器-熔断器组合装置的应用方法，包括以下步骤：

16、s1、额定通流时，sf6断路器闭合，快速隔离开关分闸，完成正常通流；

17、s2、发生短路故障时，控制器通过传感器的检测结果计算短路电流的直流分量与幅值，通过比较短路电流直流分量和幅值与预设值的大小对短路工况进行判定，并向脉冲信号发生器发送信号；

18、s3、当判定结果为低于预设值的直流分量、低于预设值短路电流幅值的短路故障时，控制器向脉冲信号发生器发送信号，使脉冲信号发生器向sf6断路器传递分闸信号；当判定结果为高于预设值的直流分量或高于预设值的短路电流幅值的短路故障时，控制器向脉冲信号发生器发送信号，使脉冲信号发生器向sf6断路器传递分闸信号，向快速隔离开关传递合闸信号，由熔断器辅助sf6断路器对高直流分量短路电流进行开断；

19、s4、分断完成后，控制快速隔离开关分闸，直线电机推动滑动板向待替换熔断器方向移动，待替换熔断器在推力作用下离开铜片凹槽，沿滑轨落入熔断器回收仓，备用熔断器在推力作用下沿绝缘滑轨移动，熔断器金属凸起移动到铜片凹槽时，在弹簧弹力的作用下熔断器与铜片紧密连接，完成熔断器的自动更换。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、(1)降低运维成本：熔断器的更换过程简便快捷，减少了因熔断器更换而带来的停电时间和人力成本，降低了运维成本。

22、(2)增强设备可靠性和安全性：该组合电器结合了sf6断路器和熔断器的优点，sf6断路器具有强绝缘性能和开断电流能力，熔断器则对短路电流有较强的限流能力，两者并联使用，能够在不同短路工况下提供有效的保护，增强了设备的整体可靠性。

23、(3)适应大额定电流工况：由于限流熔断器支路的存在，该组合电器在额定通流时，电流主要通过sf6断路器支路，产生的温升相对较小，使得该组合电器能够应用于额定电流较高的工况。

技术特征：

1.一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，所述装置包括组合电路模块和熔断器自动更换模块，

2.根据权利要求1所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，所述脉冲信号发生器(3)的信号输入通道与控制器(2)相连，信号输出通道分别与sf6断路器(4)和快速隔离开关(6)相连。

3.根据权利要求1所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，所述控制器(2)将传感器(1)的输出电压信号转化为电流信号，控制器(2)通过分析短路电流的直流分量和幅值，并将直流分量和幅值与预设值比较，从而控制脉冲信号发生器(3)输出相应的信号，所述预设值低于sf6断路器(4)能承受直流分量或电流幅值的极限值。

4.根据权利要求3所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，当所述控制器(2)的判断结果为额定流通、低于所述预设值的直流分量或低于所述预设值幅值的短路故障时，快速隔离开关(6)处于分闸状态，由sf6断路器(4)开断。

5.根据权利要求3所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，当所述控制器(2)的判断结果为高于所述预设值的直流分量或高于所述预设值的短路故障时，快速隔离开关(6)合闸，由熔断器(5)辅助sf6断路器(4)对高直流分量短路电流进行开断。

6.根据权利要求1所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，当单个熔断器无法满足安全需求时，可将熔断器支路串联或并联熔断器(5)，提高限流、耐压的能力。

7.根据权利要求1所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，所述sf6断路器(4)触头的电流通流面积大于熔断器(5)狭颈的通流面积，熔断器(5)和sf6断路器(4)并联使温升来自sf6断路器(4)。

8.根据权利要求1所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，所述熔断器自动更换模块还包括金属凸起(17)、凹槽(18)和铜片滑轨(19)，其中金属凸起(17)设置在熔断器(5)两端，凹槽(18)和铜片滑轨(19)设置在铜片(10)上，熔断器(5)沿铜片滑轨(19)滑动，凹槽(18)用于限制熔断器(5)的位置。

9.根据权利要求1所述的一种sf6断路器-熔断器组合装置，其特征在于，当备用熔断器(16)上的金属凸起(17)移动到铜片凹槽(18)时，在弹簧(7)弹力的作用下与两端带有凹槽(17)的铜片(10)紧密连接。

10.一种sf6断路器-熔断器组合装置的应用方法，适用于如权利要求1～9中任一项所述的装置，其特征在于，所述使用方法包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种SF6断路器‑熔断器组合装置及其应用方法，通过传感器检测电流，控制器分析短路电流直流分量和幅值，并通过脉冲信号发生器控制SF6断路器和快速隔离开关的开断。在高直流分量或高电流幅值短路时，熔断器辅助SF6断路器开断。熔断器更换通过直线电机驱动备用熔断器沿滑轨移动并自动固定，提高了电力系统的安全性和恢复供电效率。与现有技术相比，本发明具有运维成本低、可靠性强和适用于大额定电流工况等优点。

技术研发人员：周谷亮,陆志浩,孙天甲,项彬,席泽文,李奕萱,杜慧鑫,刘志远
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5