一种气体绝缘及开断组合电器等5项专利成果转让

　　一. 项目完成人及所在单位：杨秋玉，电气工程与自动化学院

　　二. 项目简介：

　　随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，电网发展面临新课题和新挑战。智能电网承载保障能源安全、促进能源清洁高效利用和提振经济发展等重要使命，已经成为当今世界电网发展的新趋势、新方向。发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力工业积极应对未来挑战的共同选择。

　　开关电器是构建智能电网重要的组成部分，为了适应智能电网的需要，同时也为了提高电力设备自身的性能，发展“智能电器”已成为当前的一种趋势。

　　三. 主要研究内容及创新点：

　　1、一种气体绝缘及开断组合电器

　　气体绝缘开关设备广泛用于中高压输配电网络，进行电能的分配和线路的保护；负荷开关为气体绝缘开关设备的主要元器件，安装于气箱内，主要用于接通和断开正常工作电流。负荷开关具有简单的灭弧装置，通常采用压气式、金属去离子栅式等灭弧结构，因此能通断一定的负荷电流和过负荷电流；压气式负荷开关采用压气式原理，通过压缩气体产生高速气流用以冷却并熄灭电弧，该结构灭弧能力强，得到了较普遍的应用。但是现有的气箱结构复杂、安装不便，通常是通过一个负荷开关进行引流、引流效果差，无法进行灵活扩展，局限性高。

　　本发明具有以下特点：

　　（1）采用SF6气体灭弧，使用不锈钢箱体密封，体积小、重量轻、免维护，可用于恶劣环境；

　　（2）采用多个并联联接的压气式负荷开关，充气压力低、开断容量大，分散引流、减少对负荷开关的冲击，使用寿命长，同时可根据实际需求调整负荷开关以增强引流量，结构简单，安装方便；

　　（3）配有密度表监视箱内气体压力，配有防爆泄压装置，保证操作及运行安全；

　　（4）负荷开关与接地开关通过机械联锁装置进行机械连锁，操作安全；

　　（5）任何一相熔断器熔断，可以通过预先储存在负荷开关的分合闸操作机构中的能量使负荷开关分闸；

　　（6）结构简单、可采用电动操控，实现配电设备的自动化功能。

　　2、一种预装式变电站

　　预装式变电站是一种高压开关设备、配电变压器和低压配电装置，按一定的接线方式将高压受电、变压器降压、低压配电等功能有机地组合在一起，安装在一个防潮、防锈、防尘、防鼠、防火、防盗、隔热、全封闭、可移动的钢结构箱体内，全封闭运行，特别适用于城网建设改造。在现有的技术中，预装式变电站存在着占地面积大、制造安装复杂、检修不方便、使用寿命短等缺点。本实用新型的目的，在于提供一种新型的预装式变电站，其结构紧凑、造型美观、安装检修方便、使用寿命长。

　　3、一种户外开关柜

　　在城市电网不断改造和建设过程中，大量市内架空线路为电缆线路所取代，柱上开关被开关柜所代替，如何解决好开关柜的土地使用问题与市政环境规划之间的矛盾已在许多城市日益突出。

　　电网中的感性负载会消耗无功电能，当电网中无功分量不足时，电网的功率因素下降，致使用电设备效率下降。为了提高电网中的功率因素，需要进行功率因素补偿，功率因素补偿的形式多样，最普遍的是采取电容补偿，在电路中加入了电容，电容会将有功分量转换成无功分量，从而提高功率因素。

　　4、一种可扩展充气式开关箱体

　　环网柜有空气绝缘柜和气体绝缘柜，在这两种柜中，气体绝缘柜用的最多，成为主导产品。气体绝缘柜主要是SF6环网柜，SF6环网柜将所有带电部件和开关全部密封在充有恒定压力的SF6气体的箱体内，利用SF6优异的绝缘和灭弧性能，实现开关的安全操作。SF6是无色、无味的气体，具有优良的灭弧性能，良好的冷却特性，不可燃。将它用于电气设备，以免火灾威胁，缩小设备尺寸，提高系统运行的可靠性。现有技术的开关箱体，由于零部件较多，焊接组装工艺较复杂，不易扩展，进出线方式也不可任意变换；由于板件较大存在焊接变形大问题，而且结构设计不合理，存在板材利用率低，扩展受限等缺点。本实用新型的目的在于提供一种箱体结构设计合理紧凑，具有小型化、灵活可扩展、安全可靠、寿命长、免维护等特点的可扩展充气式开关箱体。

　　5、一种断路器用智能型操动机构

　　断路器作为电力系统中重要的保护和控制设备，它不仅能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，而且能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流。在电力系统运行过程中，要求断路器能快速地切断发生故障的线路或电气设备，在这个过程中若断路器发生故障，不能及时可靠地切断故障，将会对系统造成极大的影响，导致事故的发生。国际大电网会议组织的国际调查表明，在断路器的故障中，机械故障占全体故障的80%以上，而断路器机械部分主要是操动机构。操动机构故障呈现多种后果，主要有拒合、拒分、分合闸速度变小、闭锁失灵等。其中，操动机构拒分会使线路故障影响面扩大，造成母线故障或主变故障，给系统造成大的危害，是性质最为严重的事故。分合闸速度达不到要求，会导致断路器在切断和闭合负荷电流或故障电流时不能有效熄灭电弧，造成操作过电压或使断路器发生爆炸事故，其后果也相当严重。

　　因此，对断路器的操动机构进行在线监测，提前发现潜在故障，降低操动机构故障率，对于保障电力系统的稳定和安全运行有着重要的作用。近年来，国内外对断路器状态监测做了大量研究，主要有以下几个方面：1）行程-时间特性曲线；2）机械振动信号；3）合、分闸线圈电流、电压检测；4）电阻测量；5）SF6压力检测；6）绝缘检测；7）专家系统。上述各种监测方式各有优劣，但其均不是针对断路器操动机构本体直接进行监测；为此本发明创新地从断路器操动机构本体角度出发，发明一种断路器用智能型操动机构。

　　创新点：

　　（1）本发明创造性地将压力传感器内嵌于操动机构的特定内部零件上，提供一种直接监测断路器操动机构内部零部件工作状态的新方法，大大提高断路器在线监测精度；

　　（2）操动机构内部各零部件的受力变化状况直接反应着操动机构工作状态，进一步设计特殊的结构，将压力传感器内嵌于断路器操动机构的特定内部零件，实现真正意义上的断路器操动机构智能化；

　　（3）操动机构内部零件受力状况包含丰富的信息，特别是合、分闸过程中合、分闸半轴的受力情况直接反应着操动机构的运行状况，本实用新型能够实现对这些信息的采集，并具有很好的稳定性。

　　综上，本发明实现对断路器操动机构本体直接进行监测，功能新颖、结构巧妙，具有实时监测操动机构工作状态，对降低操动机构故障率，保障电力系统的稳定和安全运行具有重要的意义。

　　四. 主要研究成果及应用情况

　　1.已在高压电器、机械设计等杂志发表论文4篇。

　　2.项目研究成果已成功应用于某企业，指导其生产、并创造利润。

　　3.申请（授权）专利5项。