串并联模块化断路器技术研究

笔者提出一种基于模块化真空断路器串并联结构的大容量高压断路器,该断路器通过均压组件将3个40.5 kV断路器模块串联成126 kV高压断路器,同时通过紧耦合空心电抗器对断路器模块并联,实现自动均流和限流功能。并对串并联模块化断路器设计的可行性进行研究试验,主要包括对设备的绝缘试验、均流和限流试验、开断试验、机械操作试验进行考核验证。对试验数据进行分析和整理,验证了串并联模块化断路器设计的可行性与合理性。     

基于单元化真空断路器串并联结构的大容量高压断路器设计方案

针对目前制造工艺的高压交流断路器参数水平不能满足日益增长的电网短路电流水平引起的保护要求,提出了一种基于单元化真空断路器串并联结构的大容量高压断路器设计方案。该断路器将40.5kV光控单元化真空断路器通过均压组件串联成为110kV的高压断路器,同时利用具有高耦合度、正常工作状态下能耗小的空心分裂电抗器,有效实现了自动均流和限流功能、集成控制、成倍增大断路器承受的额定电流以及短路电流能力。对该设计的工作原理进行了理论分析及仿真计算后试验验证了其可行性,因而在真空断路器领域开创了新的技术思路,在参数指标上达到了新的高度,迄今国内外尚未出现同时达到电压〉110kV、额定电流〉5kA、额定短路开断电流〉80kA的真空断路器。     

新一代110 kV真空断路器挂网试运行研究

为了使高压断路器满足超大规模电网进一步发展的要求,研究了一种新一代高压大容量真空断路器。该断路器通过对40.5 kV断路器模块的串并联使得其额定工作电压、电流分别提升至126 kV和5 000A,短路开断电流达到80 kA。并通过紧耦合分裂电抗器自动均流/限流技术和动态均压技术提高了设备的可靠性。完成了该断路器的整机安装和挂网试运行的工作,并对运行中的断路器进行了相关的数据测量,包括电流、温度和漏磁。由该断路器正常稳定运行以及变电站挂网运行的数据验证了该断路器的设计方案的有效性,该工作为今后真空断路器的发展方向提供了很好的思路。     

具有串并联结构的模块化多断口真空断路器静动态电压分布特性

为向基于光控模块的多断口真空断路器的静态、动态绝缘特性设计提供参考,建立三维有限元分析模型,计算126 kV U型布置的三断口真空断路器的静态电位分布和真空灭弧室内部的电场分布。利用110 kV振荡型合成试验回路,进行低电压、小电流三断口串联断路器样机的开断试验,测量三断口的瞬态恢复电压分布。计算和试验结果表明:三断口真空断路器的静态和动态电压分布不均匀,高压端断口的静态分压超过65%,串联样机进行试验时底部可以不安装支架;高压端断口的动态分压(瞬态恢复电压峰值)超过60%,1 000 pF均压电容可以满足低电压、小电流开断均压要求,高电压、大电流开断情况需进一步验证。     

基于自具电源的光控真空断路器模块研制

借助多断口串联构造110 kV及以上电压等级的大容量高压/超高压断路器,并设计实现了一种光控真空断路器模块。模块设计工作在高电位,选用40.5 kV电压等级真空灭弧室作为基本元件,通过控制器和电力电子器件驱动永磁机构来操动断路器,接收从低电位控制器通过光纤发送的操作命令,返回模块实时的状态信息和动作时间。模块由特制的电流互感器线圈从母线上取电,存储在蓄电池中。高、低电位由光纤隔离。通过串、并联该模块可以构建高电压、大容量的真空断路器。模块结合相控开关分合闸技术,可以实现72.5 kV以上高压智能化真空断路器。试验表明模块具有良好的电参数和机械特性。     

模块化三断口真空断路器分布电容计算和均压电容分析

为了研究三断口真空断路器的电压分布特性,建立了基于光控模块式真空断路器的三断口真空断路器三维有限元分析模型,计算得到了竖直型和U型布置方式下三断口真空断路器的分布电容参数。进行了模块化三断口真空断路器工频分压特性试验,测量了2种布置方式下的电压分布。引入电容等值模型以实现对计算结果准确性的验证。试验与计算结果对比表明,电压分布相对误差<4%,2种布置方式下,高压端断口的分压均超过60%,需配置合适的均压措施。并基于分布电容参数,分析了不同均压电容值下三断口真空断路器的静态分压特性。     

一种基于252kV快速真空断路器的限流技术及其工程实践

随着宁夏电网规模的不断扩大,220kV系统短路电流超标问题日益严峻,且面临无有效措施可用的窘境。为此,该文提出一种基于252kV快速真空断路器的限流技术,该技术在故障发生后20ms内通过快速分列母线运行,实现对短路电流的柔性抑制。该文详细阐述了基于252kV快速真空断路器限流技术的限流原理,并研发了世界首台252kV快速真空断路器。选取宁夏石嘴山地区220kV陶乐变电站作为工程应用厂站,并进行了单相人工短路试验。试验表明,故障发生后12.1ms内,快速真空断路器可将母线分列运行,有效降低了短路电流水平。试验验证了柔性限流技术的可行性和安全性。     

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...     

环保型罐式多断口真空断路器均压配置研究

环保型罐式多断口真空断路器是未来高压真空断路器的发展趋势之一,但目前对罐式多断口真空断路器的均压配置问题研究不足.该文建立罐式多断口真空断路器三维电场模型,对比分析了罐式与传统柱式真空断路器的结构电压、电场分布和等效电容参数的差异,发现罐式结构对地杂散电容增大造成其电压分布更加不均匀.研究了罐式多断口真空断路器的单边、双边、三边和圆筒状的不同均压电容配置结构对断口间电压分布、罐体内部电场强度的影响规律.研究表明:不同均压配置结构的断口间均压效果由优到差依次为圆筒状、单边、三边、双边,圆筒状均压配置金属连接件处最大电场强度为3kV/mm,远小于其他方式的15～20kV/mm,该研究为罐式多断口真空断路器均压配置提供了参考依据.     

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。     

国内配电开关设备现状及事故情况

介绍了国内配电电压等级开关设备的现状，统计分析了配电开关设备1990－1999年的事故情况以及SF6开关和真空开关的故障特点，指出了无油化是高压开关设备发展的必然趋势。     

10kV永磁断路器驱动电路设计及其脉宽调制仿真

永磁断路器作为过零投切开关使用是一个新的应用领域。针对目前普遍采取的直接电容对断路器线圈放电,断路器线圈开关电流不一致而导致永磁断路器开关动作存在分散性的问题,设计了一种新型永磁断路器驱动电路,跟踪给定线圈工作电流,保证线圈开关动作电流相同,并给出了的电路参数选择方法及适用范围,最后用软件进行了仿真,验证了方案的可行性。     

A Hybrid DC Circuit Breaker Combining a Multilevel Converter and Mechanical Contactors: Verification of the Principles of Operation by Experiment and Simulation

This paper presents a new hybrid dc circuit breaker producing no conducting power loss under normal operating conditions and having the capability to interrupt a large amount of short‐circuiting current within several milliseconds. It consists of two reactors for current limiting and current control, two mechanical contactors, and a multilevel converter based on the cascade connection of multiple full‐bridge dc/dc converter cells. It is characterized by achieving current commutation from the main mechanical contactor to the multilevel converter with fast current control. This results in eliminating auxiliary power semiconductor switches that produce a nonnegligible conducting power loss under normal operating conditions. This paper discusses both principles of operation and control method of the new hybrid dc circuit breaker. Experimental verification is performed by a downscaled system rated at 300 V and 150 A, along with verification by computer simulation.     

真空断路器机械特性的在线监测方法

研究了真空断路器机械特性的在线监测方法。采用角位移传感器间接测量动触头的行程曲线,有效解决了直线位移传感器安装困难和高电位隔离的问题;通过监测操作过程中的振动信号,得到了在线状态下动静触头的关合和刚分时刻;用霍尔电流传感器监测分合闸线圈电流,配合动触头位移曲线,得到反映真空断路器机械特性的多个特征参量。     

多断口真空断路器均压电容研究综述

由于杂散电容的影响,多断口真空断路器的电压分布是不均匀的,但是目前尚无针对多断口真空断路器的均压电容选择方法.笔者对多断口真空断路器均压电容的研究现状进行了综述,总结了均压电容对提高多断口真空断路器开断能力的积极作用和可能带来的负面效应,并对积极作用以及负面效应的产生机理进行了分析.指出了现有研究的局限性,并进行了初步...     

断路器可靠性研究的国内外概况

在检索国内外相关资料的基础上,分析了国内外学者在断路器可靠性研究（可靠性指标,可靠性试验方法和可靠性试验装置等）方面的研究水平。     

基于云物元分析理论的真空断路器运行状态综合评判方法

为了保证真空断路器的安全运行,必须对其运行状态进行客观合理的评估。采用基于云模型与物元理论来评估真空断路器运行状态。利用真空断路器的相关试验和实际运行参数建立了运行状态评价指标体系;基于云模型的双重不确定性和物元理论的可定性构建了一个云物元理论的评估模型。运用该模型对算例进行状态评估,验证了模型的可行性与可靠性,为真空断路器的安全运行提供了理论基础。     

户内高压真空断路器发展之探讨

文章分4个阶段对真空断路器的过去、现在和将来作了深刻的阐述。符合国内产品发展实际。更重要的指出未来发展方向，给人以启示，消除一些人的困惑，使产品沿健康之路快速发展，赶上世界水平。