专利权人：中国电力科学研究院、国家电网公司

    发明人：李志兵、崔博源、王承玉、刘北阳

    特高压并联隔离开关是串联补偿装置的关键控制设备，采用敞开式隔离开关，对转换电流开合能力有很高的要求，传统的提高转换电流开合能力的方法不能满足要求。本专利提出了一种能大幅提高特高压敞开式隔离开关转换电流开合能力的新方法，在隔离开关主触头上加装由弧触头和真空断路器串联组成的并联支路，由主导电杆操作并与主触头配合，开合过程中由真空断路器开合转换电流，从而显著提高了转换电流开合能力，满足了特高压并联隔离开关的研制需求。采用该专利研制出的国际首套特高压并联隔离开关2011年投入工程运行，为特高压串联补偿装置的国产化研制及特高压交流试验示范工程扩建工程的输电能力提升做出了重大贡献，社会和经济效益显著，被评为中国专利优秀奖。

    专利背景

    特高压交流输电对于全国范围内资源的优化配置具有特别重要的意义，特高压串联补偿装置是提高线路输电能力的经济有效措施。为了进一步提高特高压交流试验示范工程的输电能力，国家电网公司2011年1月开始建设扩建工程，在不扩建线路情况下，研制特高压串联补偿装置是关键技术措施。特高压并联隔离开关是投入和退出串联补偿装置的关键控制设备，采用敞开式隔离开关，要求转换电压6kV，转换电流6.3kA，远超过常规隔离开关转换电压0.4kV，转换电流1.6kA的要求。传统提高敞开式隔离开关转换电流开合能力的方法主要有快速拉弧和串联断路器两种，前者会产生严重的敞开式空气电弧且提高转换电流开合能力很有限，后者会使串联补偿装置成本和占地显著增加，都不能满足特高压并联隔离开关的要求。所以，亟须研究一种能大幅提高特高压敞开式隔离开关转换电流开合能力的新方法，以满足特高压并联隔离开关的研制急需。

    专利技术创新及优点

    中国电力科学研究院研究团队创新提出了一种提高特高压交流敞开式隔离开关转换电流开合能力的方法，并申报了专利。在隔离开关主触头上加装由弧触头和12kV真空断路器串联组成的并联支路。隔离开关操作过程中主导电杆在操动机构操作下机械动作。隔离开关分闸过程中，真空断路器初始处于合闸状态，在主导电杆操作下，通过弧触头合闸—主触头分闸—真空断路器分闸—弧触头分闸，完成分闸操作，转换电流实际由真空断路器开断。隔离开关合闸过程中，真空断路器初始处于分闸状态，在主导电杆操作下，通过弧触头合闸—真空断路器合闸—主触头合闸—弧触头分闸，完成合闸操作，实际转换电流由真空断路器关合。隔离开关主导电杆操作严格保证真空断路器的机械特性及弧触头、真空断路器和主触头的动作时序及可靠性，使转换电流实际由真空断路器开合，从而显著提高了隔离开关的转换电流开合能力。本发明紧密结合特高压敞开式隔离开关的电气、机械结构和动作过程，提出了转换电流开合设计的电路和机械实现方案，解决了核心技术难题，不仅是可行的，而且是最优的。

    采用本发明专利的特高压并联隔离开关，转换电流开合能力取决于12kV真空断路器，可以轻松满足，没有电弧危害，并且实施成本可以忽略。

    专利应用及效益

    本专利解决了特高压并联隔离开关转换电流开合能力提高的关键技术难题，成功用于所有制造厂的产品研制。研制产品转换电压7kV，转换电流6.3kA，开合寿命100次；机械寿命5000次，通过了全套型式试验验证。12相研制产品2011年12月投入了特高压交流试验示范工程扩建工程运行，安全稳定运行至今，为特高压串联补偿装置的国产化研制，特高压单回线路稳定输送500万kW目标的实现，及特高压电网的后续大规模建设做出了重大贡献。2012年11月，中国电机工程学会技术鉴定认为，采用本专利研制的特高压并联隔离开关填补国际空白，达到了国际领先水平。采用本专利研制的特高压并联隔离开关2015年还用于特高压锡盟－山东输电工程，新增合同额累计超过3000万元。随着后续特高压串联补偿装置的陆续使用，本专利还将创造更大的社会和经济效益。（李志兵 刘北阳）  

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    李志兵，男，1975年生，高级工程师，博士，中国电力科学研究院高电压研究所开关技术研究室主任，国家973项目“交直流特高压输电系统电磁与绝缘特性的基础问题研究”课题负责人，长期从事串联补偿及高压开关设备的研发工作。主持研制特高压串联补偿用旁路开关、并联隔离开关和阻尼装置；主持研制成功特高压工程用高电气寿命电容器组开关和气体绝缘输电管道；主持研制成功配网用机械快速开关和大功率密封触发间隙；正在组织实施特高压GIS的VFTO防护研究。获国家科技进步一等奖1项；省部级科技进步一等奖3项；国家电网公司科技进步特等奖1项和一等奖3项，专利一等奖1项；发表论文30余篇。