一种抽水蓄能电站用起动隔离开关及控制方法与流程

本发明涉及抽水蓄能电站设备，具体涉及一种抽水蓄能电站用起动隔离开关及控制方法。

背景技术：

1、我国正在加快特高压电网的建设，以其为骨干网架，实现各级电网的协调发展，形成坚强的智能电网。抽水蓄能电站在这一体系中发挥着重要作用，主要用于调峰填谷、调频调相以及紧急备用等功能。其灵活的运行方式和快速的响应速度，使其成为我国智能电网建设的重要组成部分，在保障电力安全和推动新能源健康发展方面发挥着至关重要的作用。抽水蓄能电站是目前电力系统中最可靠、最经济、寿命最长、容量最大、技术最成熟的储能装置。配套建设抽水蓄能电站是提高电网运行协调性和安全稳定性的最经济有效的措施之一。

2、抽水蓄能电站必不可少的设备之一是起动隔离开关装置，根据抽水蓄能电站开关设备的要求，电机起动回路开关装置具备额定电压低、载流能力强以及动态热稳定参数高的特点，并且考虑到空间受限，产品尺寸必须控制在合理范围内。而现有的起动隔离开关存在着尺寸较大、耗能较高以及使用寿命短的缺点，并且不具备绝缘性能，无法用于抽水蓄能电站的建设和后续稳定运行。

3、而为了确保接地合闸的安全性，能够快速熄灭电弧，接地端通常采用真空灭弧室，但真空灭弧室通常采用储能弹簧在释能过程中带动，实现真空灭弧室的动、静触头动作实现分闸或合闸，但弹簧会产生机械撞击，该机械撞击则会导致接地触头分闸反弹，进而极易造成电弧复燃现象从而导致安全隐患和缩短触头使用寿命。

4、近年来，随着抽水蓄能电站的快速发展，对于适用于此类电站的电机起动回路开关装置的需求日益迫切。目前，国内尚未有专门针对抽水蓄能电站的起动隔离开关装置，市场一直被少数几个国外企业所垄断。

5、因此，研制出适用于该类电站的开关装置，能够打破国外企业在这一领域的垄断，进一步推动重大装备的国产化进程，这将全面提升我国抽水蓄能电站所需的成套设备整体打包的供货能力，从而解决我国建设坚强电网的紧迫问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以减小整体占用空间，有效提高电气使用寿命的且具备更强的载流能力、更高的可靠性以及更优秀的绝缘性能抽水蓄能电站用起动隔离开关及控制方法。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面公开了一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，包括起动隔离开关结构，所述起动隔离开关结构包括：动触座、驱动筒、散热片、触头撑筒、触头簧、静触座、环氧底座、接地软扁线、丝杆、底座和绝缘支撑柱；所述动触座的端部与触头撑筒连接，驱动筒连接到动触座，散热片设置于动触座和驱动筒之间的连杆上，环氧底座设置于触头簧上方，静触座设置于环氧底座上方，接地软扁线设置于底座的外壁，绝缘支撑柱贯穿底座内外，丝杆设置于穿过底座内部。

4、优选地，所述驱动筒通过驱动机构控制启动，用于引导动触座进行旋转或移动。

5、优选地，所述动触座推动触头撑筒，使触头簧保持压力，并用于触头与静触座的电触头相互接触或分离。

6、优选地，所述动触座和静触座与触头簧之间的同轴度一致。

7、优选地，所述底座内部还设置有减速机构，减速机构的正转和反转将通过丝杆来带动驱动筒完成分合闸动作。

8、优选地，所述起动隔离开关包括三个单极起动隔离开关结构，单极起动隔离开关结构包括：起动回路开关和接地开关，设置于在金属箱体内，并安装在同一底架上。

9、优选地，所述单极起动隔离开关结构采用单断口结构，并采用敞开式设计，利用空气作为绝缘介质，主回路采用自然冷却；起动回路开关和接地开关配备有电动操作机构，采用三相机械联动的传动方式；所述起动回路开关及主回路对地均以空气为绝缘介质；主回路与箱体之间采用伞形绝缘子支撑，用于高电位与低电位的隔离。

10、优选地，所述起动隔离开关还包括引弧结构，将动开关的触头形成了弧回路和主回路，用于处理开断容性电流。

11、优选地，所述弧回路电场强度大于主回路电场强度，采用等步长计算公式对起动开关在分闸过程中的电场变化进行校核，所述等步长计算公式为：

12、

13、其中：是时间步n时刻网格点i处的电场强度；是时间步n+1时刻网格点i处的电场强度；δt是时间步长；ε是介电常数；是时间步n时刻网格点i处的电场强度的二阶空间导数。

14、本发明的第二方面公开了一种抽水蓄能电站用起动隔离开关的控制方法，基于所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，包括以下步骤：

15、步骤1，启动驱动机构控制驱动筒，推动动触座进行移动；

16、步骤2，动触座的移动依次推动触头撑筒和触头簧，用于控制触头簧保持压力；

17、步骤3，基于控制步骤2中触头簧的压力，进而控制触头与静触座的连接或断开，用于控制电路的连接或断开。

18、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，

19、1、本发明所设计的抽水蓄能电站用起动隔离开关，为了缩小单极主回路结构的尺寸，采用了断口间和主回路对地均采用空气作为绝缘介质的设计，通过电场仿真计算和温升仿真计算的优化，使得单极箱体的尺寸达到最小化，从而减小了产品的整体占用空间。这样的设计满足了电力产品小型化、节能以及环保的发展需求。

20、2、本发明引入了引弧结构，使得电弧在弧回路上产生，发明人技术团队进行了动态电场分步计算，并采用等步长计算来校核起动开关在分闸过程中的电场变化。通过优化相应结构，确保在开断过程中电弧不会从弧回路转移到主回路上，从而避免了烧蚀主回路触头的情况发生。这样的设计保证了在容性电流开断过程中主触头不会起弧，有效提高了起动开关的电气使用寿命；

21、3、本发明所设计的抽水蓄能电站用起动隔离开关，相较于现有技术，该设计具有高动热稳定参数和小型化的特点。因此，它具备更强的载流能力、更高的可靠性以及更优秀的绝缘性能。这为抽水蓄能电站的建设和后续稳定运行提供了有力的保障。

技术特征：

1.一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，包括起动隔离开关结构，其特征在于：

2.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

3.如权利要求2所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

4.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

5.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

6.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

7.如权利要求6所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

8.如权利要求1所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

9.如权利要求8所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

10.一种抽水蓄能电站用起动隔离开关的控制方法，基于权利要求1-9中任一项所述的一种抽水蓄能电站用起动隔离开关，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种抽水蓄能电站用起动隔离开关及控制方法，起动隔离开关包括动触座、驱动筒、散热片、触头撑筒、触头簧、静触座、环氧底座、接地软扁线、丝杆、底座和绝缘支撑柱，所述动触座的端部与触头撑筒连接，驱动筒和丝杆连接到动触座，散热片设置于动触座和驱动筒之间的连杆上，环氧底座设置于触头簧上方，静触座设置于环氧底座上方，接地软扁线设置于底座的外围，绝缘支撑住设置于贯穿底座内外，丝杆设置于穿过底座。本发明通过单极箱体尺寸最小化，减小了产品占用空间，以满足电力产品小型化、节能及环保的发展需求，并引入了引弧结构，提高了起动开关的电气使用寿命，具备更强的载流能力、更高的可靠性以及更优秀的绝缘性能。技术研发人员：王永潭,何一纯,徐伟,胡乾亮,齐敏中,齐光辉受保护的技术使用者：国网新源集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25