基于复合开关投切不同负载控制参数设计

针对电力系统中电容器和感应电机两种典型负载投切方式所存在的诸多问题,提出以真空断路器与晶闸管阀并联方式构成的复合开关分相投切电容器和感应电动机负载的控制参数设计方案。该方案实现对电容器负载快速无过渡过程投切,彻底克服额定电容(FC)开关分闸时造成的开关重燃、过电压及FC开关合闸时造成的电流冲击问题,为实现电压及无功的快速控制提供了新的技术手段;实现对电动机负载启动冲击电流的抑制和满足启动转矩要求,从而缩短启动过程的要求,彻底克服软投入造成切换暂态振荡过程较长和启动转矩不足的缺点。复合开关可以实现紧凑化设计从而解决可靠性、快速性与经济性之间的矛盾。最后利用Matlab仿真和现场录波验证技术的可行性。     

基于晶闸管与断路器的组合投切电容器方案设计

为改善机械开关投切电容器补偿速度低、存在投切涌流等问题,通过分析断路器和晶闸管的投切性能,提出了一种晶闸管与断路器协调保护的组合投切电容器方案。基于断路器中增设晶闸管投切模块的组合投切系统结构及其工作原理,设计了采用锁相环和瞬时无功功率理论的相位、功率检测系统,以及优化投切性能的主控制器硬件电路和高精度光耦过零触发电路。通过搭建晶闸管与断路器的组合投切样机对其补偿性能进行验证,实验结果表明,组合投切电容器具有快速稳定的无功补偿效果,投切冲击电流和暂态过程均得到有效改善,减小了投切时对组合开关和设备的损伤。组合投切方案对改善电容器组投切性能、减小开关运行损耗取得了良好的效果。     

基于串联晶闸管强迫过零关断技术的混合式高压直流断路器

为了提高混合式直流断路器的开断能力,降低半导体器件的使用成本,提出了一种基于串联晶闸管强迫过零关断技术的具备双向开断能力的混合式直流断路器拓扑方案。在分析关断过程的基础上,推导了串联晶闸管阀与二极管阀组件反向恢复过程中均压回路的参数设计方法,然后以10 k V样机为例,开展了主支路和转移支路器件选型与参数设计,并搭建了10 k V直流断路器原理样机及其实验回路。研究结果表明：正常运行时,主支路由机械开关和少量的全控型半导体器件串联构成,其损耗较小;在开断电流时,故障电流首先转移至晶闸管阀支路,再通过放电回路注入反向电流迫使晶闸管阀过零关断,最后通过耗能支路吸收系统感性能量。原理样机实现了直流电压10 k V下短路电流峰值为8.8 k A的过零快速关断、且开断时间小于3 ms;转移支路可通过调整半导体器件的串联数量和选型大幅提升直流断路器的电压等级和故障电流耐受能力;串联二极管阀能在大电流关断暂态过程中抑制晶闸管器件的反向恢复过电压,降低晶闸管器件的损坏风险;在混合式直流断路器的换流和关断阶段,无需针对串联的晶闸管器件调整触发时间与匹配参数。综上所述,所提出的混合式直流断路器具有快速直流短路故障清除能力,可以作为未来柔性高压直流输电系统组网的工程实施方案之一。     

一起电容器组真空断路器爆炸事故分析和预控

真空断路器以其优越的灭弧性能和免维护的优点大量运用于变电站的10 kV电压等级中,它主要起分合线路的负载电流和切断故障电流的作用。由于真空断路器熄灭容性电流比感性电流要困难得多,因此,电容器组开关因未能灭弧而引发的爆炸事故时有发生。文章通过分析一起10 kV电容器组开关的爆炸事故,分析其中的原因,并提出相关预控措施。     

35kV固态复合开关投切电容器组的研究及应用

对35 kV固态复合开关的原理、结构、性能进行阐述,分析10 kV与35 kV固态复合开关的拓扑电路的异同,对这种新型开关应用于投切容性电流的暂态过程及效果进行仿真,论证35 kV固态复合开关实现大容量电容器无冲击投切的可行性,对装置的具体配置与参数进行校验,最后通过35 kV/100 A固态复合开关实际装置的运行试验效果验证该新技术的实用性。     

新型混合式限流断路器设计及其可靠性分析

混合式限流断路器兼备了机械开关良好的静态特性和固态开关无弧快速分断的动态特性,是国际上断路器研究的新方向。文中提出了一种基于快速晶闸管的新型混合式限流断路器结构,并针对低压场合,开展了2kA/320V混合式限流断路器样机的设计研制工作。深入分析了限流断路器的关断可靠性,证明了关键参数设计的正确性,并对参数设计进行了优化。试验结果表明,自行研制的超高速斥力开关能够在接到分闸指令280μs时间内完成触头分离,将电流转移到由大功率快速晶闸管组成的固态开关电路上,该快速晶闸管开关电路可在最短53μs时间内实现对10kA短路电流的可靠分断。     

无弧断开交流接触器

无弧断开交流接触器是用固态开关罩取代传统交流接触器的灭弧罩,实现由接触器接通电路并承载电流,分断电路时由固态开关在电流过零时断开电流,使主触头不产生分断电孤。 本专利发明的无弧交流接触器的原理是:晶闸管并联在主触头上,在接通过程中,接触器动触头走完动程后与静触头闭合,接通电路,此时晶闸管的控制回路由于机械延时开关的延时作用,结点仍处在断开位置,使晶闸管不参与电路的接通。动触头进入超行程区,晶闸管的控制回路被机械延时开关接通。分断过程,对应主触头退出超行程区,动静主触头分开,但由于机械延时开关的作用,晶闸管的控制回路保持接通,负载电流从主触头转移到晶闸管内流通。主触头继续断开,机械延时开关把晶闸管控制回路断开,流过晶闸管的负载电流在电流过零时断开,实现负载电流无孤分断。     

真空与气体一体化串联机械开关及其直流快速转移应用

为提升中压混合式直流断路器的自然换流性能,该文提出一种真空与气体一体化串联机械开关,分析真空与气体一体化串联用于电流转移性能的工作原理。并基于此设计了双超程联动的真空与气体一体化串联开关实验样机,研究了气体类型、气压、触头结构、触头材料等参数对电弧电压特性的影响规律,确定了W70Cu桥式两触点结构,采用H₂和N₂体积比为2:3、气压为0.3 MPa的氢氮混合气体,弧压可由20 V提升到120 V,电流转移时间由1 900μs缩短至300μs。同时测试了静态瞬态开断电压(TIV)分布特性,真空间隙承担主要电压(55%),串联整机耐压水平为20 kV。验证了真空与气体一体化串联开关应用于中压混合式直流断路器的可行性和有效性。     

10kV真空断路器若干问题的探讨

1 前言 中压开关无油化是当今高压电器的发展方向。近年来我国开关制造行业在10kV电压等级,无油化的真空断路器取得了突破性进展,广东省电力系统正在积极推广使用真空断路器。与此同时,也出现了一些问题,例如,真空灭弧室漏气、开断电容器组电流重燃、进线柜真空断路器额定电流参数偏低等。本文从制造的角     

提高真空断路器运行的可靠性

在我国,7.2～40.5kV电压等级真空断路器已在中压系统中成为占主导地位的开关电器,真空断路器的运行可靠性,一直受到高度的关注。文章通过分析设计或加工制造不当所产生的一些主要隐患,指出提高可靠性应成为真空断路器的首要目标。介绍了真空断路器开断低值感性电流及电容器组时相关的若干技术问题,并从设计、制造和用户角度,对提高真空开关质量及选型,作了全方位阐述。