基于超快速电磁斥力开关的新型混合式限流开关的设计与试验

针对直流电网短路故障时迅速产生的短路电流,提出了一种零电压型混合式直流短路电网限流开关拓扑结构,以超快速电磁斥力式机械开关为通流支路,用快速限流熔断器代替固态开关支路和能量吸收支路的功能。开发出额定为640V／2500A的原理样机,试验结果表明样机将预期峰值为100kA,时间常数为4．17ms的短路电流限制10kA以下,证明了所设计限流开关工作的快速有效性。     

新型混合型限流断路器在直流电力系统中的限流特性研究

针对直流电力系统高di/dt短路电流难以分断的问题,开展了基于高速斥力开关的混合型限流断路器在直流电力系统中的应用研究.对限流断路器的工作原理、参数设计以及高速斥力开关的动作特性进行了分析,采用EMTP仿真分析了限流断路器在不同短路电流上升率下的限流特性.仿真结果表明限流断路器可将预期100 kA、时间常数5 ms的直...     

基于电磁斥力型开断器的限流熔断器设计与实验

快速限流熔断器是目前商用化最广泛的限流保护技术之一,然而现有快速限流熔断器中的开断器大都采用炸药爆炸产生的冲击力进行驱动使其分断,炸药在实际应用中存在易分解、不耐高温、安全性低、价格昂贵等缺陷。本文针对炸药型开断器存在的问题,在已研制出的限流熔断器基础上对其开断器进行了改进设计,提出了一种基于电磁斥力型开断器的新型限流熔断器方案,其特点是采用了电磁斥力技术代替炸药来实现开断器的快速分断。开展了额定320V/3kA直流限流熔断器样机的设计及分析,进行了电磁斥力型开断器的分断测速实验和温升实验。实验表明电磁斥力型开断器可以达到与原炸药型开断器相近的工作性能,最后通过限流熔断器样机分断预期25kA短路电流实验证明了新方案的可行性及有效性。     

电弧触发式电磁斥力高速开断混合型直流限流装置设计与试验

针对目前商用化最为普遍的电子测控式爆炸辅助混合型限流熔断器存在的两个问题,从更改机理的角度出发,提出一种电弧触发式电磁斥力混合型限流熔断器方法。电子测控式爆炸辅助混合型限流熔断器采用电子测控作为短路检测的手段,可能存在因电磁干扰带来的误动。新方案采用电弧触发检测作为短路检测的手段,从机理上避免了电磁干扰可能带来的影响。电子测控式爆炸辅助混合型限流熔断器采用爆炸辅助开断作为快速形成断口的手段,炸药的存在带来了安全性较低,高温下易分解的问题。新方案采用电磁斥力辅助开断作为快速形成断口的手段,从机理上避免了使用炸药带来的问题。针对灭弧熔断器,建立了含熔体烧蚀、截面扩展的数值计算模型,经对比,仿真结果与试验结果的一致性较好。研制了电弧触发式电磁斥力高速开断混合型限流熔断器原理样机,进行了2.7A/?s初始短路电流上升率条件下的整机分断试验,短路电流被限制在2.55k A,整个分断过程耗时1.7ms,成功分断的试验结果证明了设计方案的有效性。     

新型混合型限流断路器分析及试验

研究了一种基于高速斥力开关的交直流两用混合型限流断路器方案,该限流断路器在限流过程中先经过一个强迫换流过程,使得触头分离时高速斥力开关上电流减小到较小值,触头分离后再经历一个自然零电压换流过程,将斥力开关电流换流到二极管支路上.重点对限流断路器换流过程进行了理论分析及仿真,分析了其可能出现的4种分断情况.研制了400V/500A限流断路器样机,并进行了不同短路电流上升率的限流试验,验证了理论分析的正确性.     

混合型限流断路器在高短路电流上升率时换流试验分析

提出了一种基于高速斥力开关和双向晶闸管开关的新型混合型限流断路器方案,在研制出3 kA/320 V限流断路器样机基础上,对其在高短路电流上升率时的换流过程进行了分析和试验研究.推导了换流过程的等效电路模型和换流时间的计算公式,并进行了不同电流上升率的限流试验以验证所建模型的正确性.通过减小换流支路电感和减小斥力开关动作延时,样机成功实现了13.6 kA的电流转移(电流上升率为26 A/μs)及限流分断,换流时间仅为100μs.     

一种新型斥力开关的设计及温升试验

设计了一种额定通流3kA的新型高速斥力开关。试验表明,设计的新型斥力开关能在230txs内实现触头分离,保证了电网对保护开关快速限流分断的要求;同时,斥力开关通过直流3kA的触头压降为27mV,温升试验验证了开关触头结构设计的合理性。     

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。     

利用振荡回路进行限流熔断器试验的可行性分析

介绍了用振荡回路作限流熔断器分断能力试验的可行性，分析了限流熔断器在分断短路电流过程中的物理现象。推荐了一种作限流熔断器试验的振荡回路，并例举了限流熔断器在振荡回路上作短路电流分断试验的结果。     

大功率混合式限流开关设计及试验分析

针对舰船低压直流电力系统,提出了一种基于快速晶闸管和超高速斥力开关的新型混合式限流开关,开展了新型混合式限流开关的设计研制工作,EMTP仿真和实验室短路试验证明了该新型限流开关的有效性和可靠性。     

一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路的研究

基于电压源型换流器的高压直流输电系统的故障电流幅值大、上升速度快,现有直流断路器的故障电流开断容量和开断速度受到很大挑战.提出一种基于饱和铁心型超导限流器的混合直流限流电路,利用饱和铁心型超导限流器及限流电阻共同作用实现阻感复合限流,并借助吸能电阻达到加速故障电流清除、缓解直流断路器开断压力的目的.根据直流故障暂态特性...     

大电流电弧触发式混合限流熔断器分析与设计

为解决电弧触发式混合限流熔断器在大电流场合下的应用问题,针对其关键技术开展了深入研究,重点对电弧触发器进行了优化设计.通过建立电孤触发器的热电耦合模型,分析了熔体结构尺寸对其温升和弧前特性的影响,旨在提高其熔体的载流密度,在满足温升要求的前提下缩短其熔断时间,提高故障检测速度.研制了2000A/640 V工程样机,额定...     

A current-limiting device utilizing a switched resistor

One method of minimizing the effects of faults on a power transmission system is to rapidly insert a resistor in series with the faulted line or with an adjacent feeder line supplying current to the fault. In order to limit the peak momentary current, this resistor insertion must take place in a fraction of a cycle — typically in one millisecond. A current-limiting device of this type has been designed and constructed to operate in series with a 150 MVA feeder transformer supplying power to a 138 kV bus. The switching mechanism is a rotary mechanical switch in parallel with a cold cathode glow discharge tube. The latter device is capable of interrupting kiloampere DC currents, thus permitting current interruption at any point on the AC wave.     

Transient recovery voltage requirements associated with the application of current-limiting series reactors

This paper describes transient recovery voltage (TRV) requirements for switching devices used in the application of current-limiting series reactors. For fault current-limiting reactors, the series reactor is used during high fault current conditions. During these conditions, the line breaker is required to interrupt faults that may occur on the line-side of the reactor. For load current-limiting reactors, the series reactor bypass switch is normally closed and is opened to insert the reactor if the load current exceeds the line ampacity. For this situation, the bypass switch must interrupt the load current as it transfers from the switch to the series reactor. The study approach and modeling techniques described in this paper examine TRV requirements for circuit breakers and bypass switches to address (a) TRVs exceeding the rating of the line breaker following the interruption of a fault current, and (b) TRVs exceeding the bypass switch capabilities during reactor insertion. The study results are compared to ANSI/IEEE TRV Standards and corrective actions recommended, including control of series reactor natural frequencies. Effects of variations in the series reactor impedance, variations in bus-fault duty, and impacts of wave-traps and current chopping on TRV are described in the investigation. The results of the study provide guidance for the application of line breakers and bypass switches associated with the installation of current-limiting series reactors.     

基于限流电抗电压积分值的环状柔性直流配电网保护方案

直流故障电流上升速度快,故障影响范围广,传统的交流故障检测方法不再适用。为此,基于系统复频域模型提出一种基于直流线路限流电抗电压积分值的多端直流环网故障快速检测方法。首先,详细分析了多端环状柔性直流配电网中各元件的时域和复频域等效模型。在此基础上,给出了限流电抗电压的计算方法,其实现了系统等效模型在时域和复频域上的转化,求解简单,建模难度低,且对不同系统的建模有普适性。其次,提出一种基于限流电抗电压积分值的故障检测方法,其抗噪能力强且具有一定的耐受过渡电阻能力。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了所提计算方法的正确性和保护方案的可行性。     

具有重合闸功能的限流型混合式高压直流断路器

直流断路器是直流输电系统安全稳定运行的核心装备。提出了一种具有重合闸功能的限流型混合式高压直流断路器(current limiting hybrid high voltage DC circuit breaker with reclosing function,RFL-HDCCB)。RFL-HDCCB拓扑利用限流支路的对称性,既实现了双向故障电流分断功能,又能够完成重合闸功能。无论是瞬时性故障还是永久性故障,都能够实现重合闸功能,恢复系统正常供电。分阶段对RFL-HDCCB的工作原理进行研究分析,然后对RFL-HDCCB进行了参数设计,最后利用PSCAD软件搭建起了系统仿真模型进行验证。验证结果表明,所提出的高压直流断路器与传统断路器相比,不仅能有效降低故障电流的上升率,减少对避雷器的耗能要求,而且降低了机楲开关的分断压力,限流能力明显,体现了所提方案的合理性。     

Thermal performance of back-up current-limiting fuses

The design and development of current-limiting power fuses requires considerable time and expense on testing to verify that the maximum temperature limits under the rated current established in international standards are not exceeded. This paper presents a new methodology that reproduces the thermal behaviour of high voltage current-limiting fuses under currents up to the rated value and so, it reduces the need for testing as prototypes, more similar to the final design, can be obtained. Firstly, the methodology solves the transient heating process of the fuse to obtain the values of the power dissipated and the heat transfer coefficient, corresponding to the steady state condition. Once these values have been calculated, the temperature distribution at the surface of the complete fuse is obtained. The validity of the method proposed has been verified by comparison of the numerical values calculated with those obtained by testing real fuses.