一種納米晶磁環裝置的制作方法

本實用新型涉及過電壓防護技術領域，特別涉及一種納米晶磁環裝置。

背景技術：

氣體絕緣變電站(Gas Insulated Swi tchgear，簡稱GIS)具有占地面積小、可靠性高、安全性好、安裝周期短、維護方便等優點，因此GIS是中國各級電網的重要組成部分。

操作隔離開關所引起的特快速暫態過電壓(Very Fast Trans i ent Overvoltage，簡稱VFTO)是GIS故障的主要原因之一。在隔離開關操作過程中，其斷口間會產生多次的電弧重燃或預擊穿，每一次的電弧重燃都會產生一定幅值的瞬態過電壓，瞬態過電壓將沿隔離開關斷口向兩側傳輸，經過多次折、反射形成幅值較高的VFTO，研究表明其幅值最高可達到3.0p.u.左右。

目前抑制VFTO的方式有：合閘電阻、避雷器和簡化接線等等。在GIS的適當位置加裝避雷器時，避雷器對特快速暫態過電壓的抑制效果與避雷器與隔離開關動作點的位置有關；而在開關設備內部接入合閘電阻，會增加開關結構的復雜性及制造成本，且需要設置手動操作機構，此外，合閘電阻的接入直接改變電路參數，影響電力潮流，可能會增加GIS故障率。因而傳統的合閘電阻和避雷器對抑制VFTO效果十分有限。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種納米晶磁環裝置，以解決現有抑制VFTO技術中存在的結構復雜、可靠性低和抑制效果不理想的問題。

根據本實用新型的實施例，提供了一種納米晶磁環裝置，包括：納米晶磁環串、保護殼、屏蔽罩和絕緣件；

所述氣體絕緣封閉開關設備上套設有所述納米晶磁環串；

所述納米晶磁環串包括若干納米晶磁環；

各所述納米晶磁環沿所述氣體絕緣封閉開關設備的軸向緊密排列；

相鄰的兩個所述納米晶磁環之間通過第一粘結層相連接；

所述保護殼套設在所述納米晶磁環串的外部；

所述保護殼的內徑與所述納米晶磁環的外徑相等；

所述屏蔽罩與所述保護殼通過第二粘結層相連接；

所述磁環串的兩端設有所述絕緣件；

所述絕緣件與相鄰的所述納米晶磁環通過所述第一粘結層相連接；

所述納米晶磁環的外徑為750mm～770mm；

所述納米晶磁環的內徑為690mm～710mm。

優選地，所述納米晶磁環是由鐵基納米晶材料制成的圓筒形結構體。

優選地，所述納米晶磁環的厚度為20mm～40mm。

優選地，所述屏蔽罩是由不銹鋼制成的圓柱形筒體。

優選地，所述保護殼是由鋁合金制成的圓柱形筒體。

優選地，所述絕緣件的材料為環氧樹脂。

優選地，所述第一粘結層為非溶型環氧樹脂粘合劑粘接層。

優選地，所述第二粘結層硅脂雙面膠粘接層。

由以上技術方案可知，本實用新型提供的一種納米晶磁環裝置，固定于氣體絕緣封閉開關設備上，包括：納米晶磁環串、保護殼、屏蔽罩和絕緣件；所述氣體絕緣封閉開關設備上套設有所述納米晶磁環串，可以改變所在線段的波阻抗，增加電感和渦流；所述保護殼套設在所述納米晶磁環串的外部，能夠保護內部所述納米晶磁環，提高所述裝置的強度和剛度；所述屏蔽罩通過第二粘結層與所述保護殼相連接，可以改善所述裝置外表面的電場分布，避免局部場強過高而發生事故；所述納米磁環串的兩端設有所述絕緣件，可以抑制所述納米磁環串兩端的納米晶磁環沿面放電。當產生VFTO時，由于VFTO行波的等效頻率在兆赫茲以上，線路接入所述裝置就相當于接入一非線性電感，且等效電感越大，VFTO行波降低的陡度越多；此外，所述納米晶磁環由于高頻特性，會在高頻下產生渦流損耗，VFTO行波的部分能量被所述納米晶磁環吸收并轉化成熱量散出，VFTO行波幅值也因此減小。本實用新型結構簡單，成本低，無需手動操作，可靠性高，能有效地抑制VFTO的幅值和陡度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據一優選實施例示出的一種納米晶磁環裝置的結構示意圖。

其中，1-納米晶磁環串，2-保護殼，3-屏蔽罩，4-絕緣體，5-第一粘結層，6-第二粘結層，7-氣體絕緣封閉開關設備，11-納米晶磁環。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

如圖1所示，為本實用新型提供的一種納米晶磁環裝置的一優選實施例，所述納米晶磁環裝置固定于氣體絕緣封閉開關設備7上，包括：納米晶磁環串1、保護殼2、屏蔽罩3和絕緣件4；

所述氣體絕緣封閉開關設備7上套設有所述納米晶磁環串1，可以改變所在線段的波阻抗，增加電感和渦流；

所述納米晶磁環串1包括若干納米晶磁環11，所述納米晶磁環11的數量可根據實際應用的需要進行選取。

各所述納米晶磁環11沿所述氣體絕緣封閉開關設備7的軸向緊密排列；

相鄰的兩個所述納米晶磁環11之間通過第一粘結層5相連接；

所述保護殼2套設在所述納米晶磁環串1的外部；

所述保護殼2的內徑與所述納米晶磁環11的外徑相等，以保證所述保護殼2與所述納米晶磁環11之間為緊密連接。

所述屏蔽罩3與所述保護殼2通過第二粘結層6相連接；

所述磁環串1的兩端設有所述絕緣件4；

所述絕緣件4與相鄰的所述納米晶磁環11通過所述第一粘結層5相連接；

所述納米晶磁環11的外徑為750mm～770mm；

所述納米晶磁環11的內徑為690mm～710mm。

VFTO，又稱為隔離開關操作過電壓，其定義為波前時間在3～100納秒范圍內的瞬態過電壓。VFTO產生的根本原因是隔離開關觸頭兩端的電壓差導致觸頭間隙擊穿，在擊穿瞬間會產生上升沿極陡的沖擊電壓，并在GIS內部傳播。由于GIS回路各部件的結構和參數不同，這種沖擊波經過不斷的折、反射和波形疊加，最終形成可能對設備絕緣安全造成威脅的瞬態沖擊電壓。

與其他過電壓不同的是，因為開關觸頭的運動速度較慢，一次隔離開關操作中，可產生的VFTO波形可達數十甚至上百次之多。VFTO的大小會隨著觸頭間隙擊穿的情況而變化，而理論的最大VFTO，出現在隔離開關兩側電壓都處于峰值且極性相反時發生的擊穿。

在本實施例中，當所述氣體絕緣封閉開關設備7正常工作時，所述氣體絕緣封閉開關設備7中電壓和電流的頻率為工頻50Hz，由于頻率很低，所述納米晶磁環11表現出的感抗和對系統的影響可以忽略不計。對于本實用新型所述的納米晶磁環11，在工頻50Hz下，其磁性能要滿足最大磁感應強度Bm大于或等于1.0T，剩磁比Br/Bm大于或等于0.40。

當產生VFTO時，由于VFTO行波的等效頻率在兆赫茲以上，線路接入所述裝置就相當于接入一非線性電感，且等效電感越大，VFTO行波降低的陡度越多；此外，所述納米晶磁環11由于高頻特性，會在高頻下產生渦流損耗，VFTO行波的部分能量被所述納米晶磁環11吸收并轉化成熱量散出，VFTO行波幅值也因而被衰減，使VFTO最大幅值被限制在1.4p.u.以下，高頻振蕩受到明顯抑制。

優選地，所述納米晶磁環11是由鐵基納米晶材料制成的圓筒形結構體。鐵基納米晶材料具有優異的綜合磁性能：高飽和磁感應強度、高初始磁導率、高頻損耗低、卓越的溫度穩定性和靈活的頻率特性等，是一種理想的廉價高性能軟磁材料，且具有較好的耐蝕性和磁穩定性，可增強抑制VFTO的可靠性，并顯著提高VFTO的抑制效果。

優選地，所述納米晶磁環11的厚度為20mm～40mm，既可提高所述納米晶磁環11抑制VFTO的效果，同時還可降低成本。

優選地，所述屏蔽罩3是由不銹鋼制成的圓柱形筒體。屏蔽罩3可以改善所述納米晶磁環裝置外表面的電場分布，避免局部場強過高而產生局部放電；采用不銹鋼材料，可以提高所述納米晶磁環裝置耐環境腐蝕能力、且不易磨損，使用壽命高。

優選地，所述保護殼2是由鋁合金制成的圓柱形筒體。鋁合金材料具有自重輕、強度高、成本低、不易變形和密閉性能好等優點，所述保護殼2套設于所述納米晶磁環串1的外部，能夠保護內部所述納米晶磁環11，避免所述納米晶磁環11發生損傷，并且提高所述納米晶磁環裝置整體的機械強度和剛度，提高所述納米晶磁環裝置抑制VFTO的可靠性。

優選地，所述絕緣件4的材料為環氧樹脂。環氧樹脂具有良好的穩定性和優良的電絕緣性，由環氧樹脂澆注的所述絕緣件4可以避免VFTO作用下所述納米晶磁環11表面產生沿面放電而削弱抑制VFTO效果的情況，有利于增強所述納米晶磁環裝置抑制VFTO的效果。

優選地，所述第一粘結層5為非溶型環氧樹脂粘合劑粘結層。非溶型環氧樹脂粘合劑具有良好的電絕緣性，且粘結強度高，柔韌性強，能承受高強度的沖擊及振動。所述第一粘結層5可以使相鄰的兩個所述納米晶磁環11緊密連接起來，形成所述納米晶磁環串1，并且使所述絕緣件4與所述納米晶磁環11緊密連接，有利于增強所述納米晶磁環裝置抑制VFTO的效果。

優選地，所述第二粘結層6為硅脂雙面膠粘結層。硅脂雙面膠具有高導熱性和良好的電絕緣性,并具有服帖性和強粘性。所述第二粘結層6可以將所述屏蔽罩3與所述保護殼2粘接成一體。VFTO行波的部分能量被所述納米晶磁環11吸收并轉化成熱量散出，由于所述第二粘結層6具有高導熱性，因而可將熱量快速傳導出去。

由以上技術方案可知，本實用新型提供的一種納米晶磁環裝置，固定于氣體絕緣封閉開關設備7上，包括：納米晶磁環串1、保護殼2、屏蔽罩3和絕緣件4；所述氣體絕緣封閉開關7設備上套設有所述納米晶磁環串1，可以改變所在線段的波阻抗，增加電感和渦流；所述保護殼套2設在所述納米晶磁環串1的外部，能夠保護內部所述納米晶磁環11，提高所述裝置的強度和剛度；所述屏蔽罩3通過第二粘結層6與所述保護殼2相連接，可以改善所述裝置外表面的電場分布，避免局部場強過高而發生事故；所述納米磁環串1的兩端設有所述絕緣件4，可以抑制所述納米磁環串1兩端的納米晶磁環11沿面放電。當產生VFTO時，由于VFTO行波的等效頻率在兆赫茲以上，線路接入所述裝置就相當于接入一非線性電感，且等效電感越大，VFTO行波降低的陡度越多；此外，所述納米晶磁環11由于高頻特性，會在高頻下產生渦流損耗，VFTO行波的部分能量被所述納米晶磁環11吸收并轉化成熱量散出，VFTO行波幅值也因此減小。本實用新型結構簡單，成本低，無需手動操作，可靠性高，能有效地抑制VFTO的幅值和陡度。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的實用新型后，將容易想到本實用新型的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本實用新型的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本實用新型的一般性原理并包括本實用新型未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本實用新型的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本實用新型并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本實用新型的范圍僅由所附的權利要求來限制。