550 kV快速真空断路器的设计与试验

文中基于多断口串联技术,提出了气体绝缘罐式550 k V快速真空断路器。首先介绍了550 kV快速真空断路器的拓扑和结构方案,然后针对绝缘和温升开展仿真计算,以校核结构设计的合理性,最后通过绝缘和温升试验验证产品性能。仿真结果表明,所有断口处于合位时,最大场强在快速开关进出线处的屏蔽罩上,为19.5 kV/mm,所有断口处于分位时,最大场强在真空灭弧室静触头端面处,为18.9 kV/mm,各部分场强均符合场强设计基准;根据温升场分布,最高温升在真空灭弧室动静触头接触处,为50.8 K。此外,样机通过了对地和端间绝缘试验,单断口罐体的温升试验结果与仿真计算值最大偏差小于4 K,结果符合标准要求。     

40.5 kV真空灭弧室内部电场强度分布的仿真分析

40.5kV/2.5kA/63kA真空灭弧室作为363kV/5kA/63kA快速断路器串联模块的子单元,研究其内部电场强度分布以确保其绝缘性能,对于整套快速断路器装置的安全可靠运行尤为重要。根据实际参数搭建了40.5kV真空灭弧室的基本模型,利用Ansoft有限元计算仿真软件搭建了40.5kV真空灭弧室的仿真模型,进行了电场强度分布的仿真计算,得到了灭弧室中的动触头台阶倒角区域、动触头倒角区域、静触头台阶倒角区域、静触头倒角区域的电场强度最大,最有可能发生击穿的结论。提出了通过改变台阶倒角和触头倒角以改善电场分布进行优化设计的建议,并利用Ansoft仿真软件进行改变台阶倒角值和触头倒角值后的仿真计算,得到了触头台阶处倒角取值2mm、动静触头倒角2mm或3mm的设计较优,只设置1个触头片时触头倒角取值3mm设计较优。     

363 kV快速真空断路器电场计算

高电压等级开关设备的绝缘水平严重影响设备的安全运行和开断能力,因此在研发高电压真空断路器时需要分析其电场分布。以363 k V快速真空断路器设计结构为原型,建立三维有限元电场计算模型,分别计算了额定电压下闭合和开断工况下的电场分布,分析了灭弧室、绝缘子以及主要金具表面的电场大小。结果表明:均压环表面电场最大值为1. 92 MV/m,绝缘子表面最大值为0. 36 MV/m,开距20 mm时灭弧室断口电场最大值为3. 5 MV/m,其他部位电场均处于控制范围内,断路器总体结构设计合理,满足绝缘要求。     

363kV多断口快速真空断路器电场仿真分析

针对真空开关在363 kV电压等级电网中的应用问题,提出了一种新型具有串并联结构的多断口快速真空断路器。根据单台断路器的实际设计尺寸建立了多重介质三维电场计算模型,采用有限元计算得到了整机的电场分布。对整机的均压环、绝缘子、灭弧室和均压电容的绝缘强度进行了分析。计算结果表明:在额定电压下,均压环表面电场最大值为1.23 kV/mm,绝缘子表面电场最大值为0.48 kV/mm,灭弧室内外、均压电容以及其他部件的表面电场均小于0.4 kV/mm。整机电场均处于控制范围内,计算结果可以为样机的优化和生产提供参考。     

新型72.5 kV真空断路器的研发设计

为了适应国家“碳达峰、碳中和”的发展需求,研制具有结构简单、环境适用范围广、免维护和可靠性高等优点的开关设备是发展第三代环保智能变电站的产品基础。文中以72.5 kV真空断路器为研究对象,通过有限元仿真分析确定了真空灭弧室关键零部件的具体尺寸、动静触头开距和动静触头类型,并对断路器主回路进行温升仿真校核,计算结果表明,新设计的72.5 kV真空断路器具有额定通流3 150 A和开断40 kA故障电流的能力,各项型式试验的顺利通过验证了72.5 kV真空断路器结构设计的合理性。     

真空断路器关合速度与预击穿对同步关合的影响研究

通过对真空灭弧室击穿电压的测量及电场强度的计算,拟合出了真空灭弧室在小间隙下的击穿电压与间隙的关系式.并结合配永磁机构的真空断路器关合时的动特性,对10kV系统与35kV系统的电容器组进行关合时,考虑到断路器合闸时间的分散性,在一定合闸速度下,确定了关合涌流为最小的最佳预期关合点.     

750kV超高压真空断路器选用智能化光控模式的研究

选用单断口真空灭弧室串联组成的超高压真空断路器，从各方面分析已成为必然可行的发展方向。西安交通大学正在研究设计的750kV超高压真空断路器是由6台单断口126kV真空灭弧室串联组成的。同时对每台126kV真空灭弧室各装配一个永磁操动机构，就很容易实现6个真空灭弧室的同步操作，根据初步计算和单台测试，误差可不大于100Hs。此外，超高压真空断路器还选     

一起10kV真空断路器漏气故障分析与处理

真空断路器的运行故障的检修维护包括大修、小修、预防性试验以及日常巡视等。目前10kV设备的可靠性不断提高,10kV设备常规检修、试验周期越来越长,按照规程要求一般为3至5年,很难及时发现断路器特别是真空灭弧室的缺陷。下面为一起10kV真空断路器漏气故障分析与处理措施,并提出了建议。     

高压交流真空断路器开断直流电路的试验

以人工过零法进行了用ZN3—10/600—150型、ZN4—10/1000—200型和ZN—10/1000—300型高压交流真空断路器单个灭弧室成功地开断8、11和15.5kA直流电流,以及用两台ZN4—10/1000—200型断路器灭弧室两串三并开断直流电路,最高开断参数达25.8kA、26.7kV的试验。对具有纵向磁场的ZNN—10型(暂)真空断路器,在固定开断电路参数的条件下,进行了单个灭弧室连续开断直流电路的试验,为50kA、30kV高压直流断路器的建造奠定了试验基础。     

不同灭弧室串联的双断口真空断路器分压特性研究

文中针对不同灭弧室串联构成的双断口真空断路器电压分布特性展开研究,旨在实现双断口真空断路器的自均压和最大开断能力。基于Ansoft仿真软件,建立了不同结构的12 kV真空灭弧室串联构成的双断口真空断路器电场分析模型,分析了每种组合的电压分布情况并计算了等效电容参数,通过双断口真空断路器等值电路分析了不同灭弧室串联组合的自均压效果。然后搭建了高频分压试验平台,进行了不同灭弧室构成的双断口真空断路器分压试验试验,得到了不同组合方式下的电压分布特性。结果表明:在无均压电容的条件下,通过不同灭弧室的合理组合可改善电压分布情况,获得较好的自均压效果,以提高双断口真空断路器的开断能力。文中的研究工作为减小均压电容和提高双断口真空断路器的开断能力奠定了基础。     

对真空灭弧室发展方向的浅见

王季梅教授在“我国真空开关技术发展和应用前景”一文中提出了一个十分重要的问题,即真空灭弧室的发展方向问题,王教授指出:“根据今后发展的趋势和要求真空断路器用灭弧室宜采用陶瓷外壳,外形尺寸力求小型化”,关于真空灭弧室(主要是针对10kV真空灭弧室)的发展方向我想谈一点不成熟的看法。真空断路器的主要用户是配电部门,目前我国配电系统使用真空断路器尚不普遍,其原因有三:与油断路器相比,真空断路器的价格太高;真空断路器的过电压比少油和SF_6断路器高;用户对真空灭弧室的可靠性有怀疑。     

12kV配永磁机构真空断路器的电磁特性研究

应用有限元方法分析计算了12kv真空断路器所用的单稳态永磁机构的静态磁场，给出了不同载荷下的磁场分布曲线，同时分析计算了12kV真空断路器的两种灭弧室的静态电场及相间绝缘问题。     

10 kV户外真空断路器电场数值分析

采用有限元法对10kV户外真空断路器灭弧室内部电场进行计算分析,得出不同外绝缘情况下的电场分布情况。通过对真空灭弧室在不同外绝缘尺寸、厚度等条件下悬浮电位的计算及灭弧室内部电场进行的一系列仿真分析,为户外真空断路器的设计及外绝缘设计提供了理论基础。     

断路器灭弧室回路电阻超标的原因分析及防范措施

正1现场情况在一次设备巡检过程中,利用红外测温仪对某110kV断路器进行精准测温时发现,该断路器C相灭弧室瓷套外表面温度已达到29℃,其他同型号断路器灭弧室温度均在12℃左右。当时环境温度为6℃。测试该相灭弧室回路电阻为1 269μΩ,已超出产品技术文件不大于45μΩ的要求。该断路器2012年4月出厂,并于同年6月完成现场安装调试工作后投入运行。     

模块化多断口真空断路器电位和电场分布研究

为分析基于光控模块的三断口真空断路器的静态电位分布和真窄灭弧室的电场分布,建立了模块化真空断路器的三维有限元分析模型.计算了竖直型和U型布置时的三断口真空断路器电位分布,采用子模型法分析了真空灭弧室内部的电场分布,同时进行了三断口真空断路器工频分压特性试验.计算与试验结果对比表明:两种布置方式下,高压端断口的试验与计算...     

国内外开发研究高压真空断路器和向超高压发展的概况

我国自主专利产权开发的126kV单断口真空断路器说明我国有能力制造126kV等级的真空断路器。该真空断路器的主要部件真空灭弧室是自行设计开发的专利产品,并且首次采用了硅油和β-油作为真空灭弧室的外绝缘材料,真空断路器的额定电流通过了一系列的措施由1600A提高到2000A,并实现了真空断路器的同步分合闸等功能。西安交通大学真空电弧理论研究和产品开发组联合温岭市紫光电器公司和陕西斯瑞工业有限公司触头研究室等,经过一年多的精心设计和实验试制研究,已于2006年4月4日制造出我国第一台252kV单断口真空断路器用的真空灭弧室样机。     

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。     

长期运行的330kV断路器灭弧室全场域电场计算分析

运用有限元计算方法,以长期运行的一相330kV断路器零部件实测尺寸为依据建立模型进行静态电场仿真计算,并与依据标准图纸尺寸建模的静态电场仿真结果进行对比分析。通过对比计算结果,讨论了灭弧室参数对电场分布以及开断产生的影响。结果表明．LW13—363型断路器在长期运行后其灭弧室零部件尺寸的变化会引起灭弧室电场的变化,造成断路器断口承受恢复电压能力下降、开断性能下降和短路开断时主触头闪络的可能性增大。     

基于永磁操动机构的混合断路器开断能力探讨

论述了基于真空灭弧室和SF6灭弧室串联的混合断路器开断过程.探讨了真空灭弧室与SF6灭弧室对开断能力提升的协同作用,结合混合断路器开断能力提高的机理分析了混合断路器对其操动控制机构的要求.最后设计了一种基于真空断路器与SF6断路器串联的光控模块式混合型断路器实验模型,实验模型采用永磁操动机构解决真空灭弧室和SF6灭弧室...     

6kV真空断路器运行中漏气事故分析

论述某机组停机过程中发生的一起高压厂用失电事故,通过分析故障波形,指出6kV真空断路器真空灭弧室漏气导致断口击穿是引起继电保护装置动作的根本原因,呼吁重视对真空断路器本体故障的预防,建议安装真空断路器真空度在线监测装置,以便及时发现运行真空断路器的漏气故障.