基于电器试验检测系统的固态断路器的分析

高压交流断路器作为大容量试验操作控制的核心设备,因操作次数频繁,开断控制精度高,开断电流大,简单的机械结构高压断路器已经不能很好地满足试验需求.固态断路器作为一种特殊的控制高压断路器,其分断能力高,开断时间短,机械寿命长,能够满足大容量试验室实际使用的需求.     

利用电磁力提高空气断路器的性能

为提高短路通断能力,某些空气断路器内装有瞬时脱扣器,但这种断路器在进行短路通断能力试验时,和下一级保护电器之间没有选择性。本文介绍了另一种脱扣器,它能提供有效的系统保护和高的短路通断能力,且保持其选择性。     

配直线伺服电机操动机构真空断路器运动特性控制技术的研究

为提高真空断路器的开断和关合性能,提高真空断路器的可靠性,本文提出了一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的 d-q 轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行了分析.设计了基于DSP的动触头位置、速度闭环控制方案,选用了高精度光栅尺作为速度、位置传感器,满足了系统实时性和高精度的要求.最终实现了高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力和改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性.     

断路器的选择

正确地选用断路器,对保护配电系统和电动机有非常重要的意义。在断路器选型过程中。应注意电流参数的合理整定,合理利用断路器的保护特性和过电流保护选择性,选择满足分断能力又经济的断路器,以保证供配电系统的稳定运行。     

失超保护系统直流真空断路器开断换流分析

磁约束聚变装置的失超保护系统利用直流断路器快速切断超导磁体回路的电流,实现磁体能量的转移与释放,以保障磁体安全。随着超导磁体运行电流等级的不断提升,直流断路器的设计面临着巨大挑战。本文针对10 kV/100 kA的大容量失超保护系统设计,提出使用直流真空断路器作为开断电流的主保护开关,并详细分析了其开断换流过程。首先介绍了失超保护系统的拓扑结构和工作原理;然后具体分析了真空断路器在开断及换流阶段的数学方程,并依据开断可靠性理论,分别对换流回路、泄能回路与缓冲回路进行了计算和参数设计;最后开展了100 kA直流电流开断实验。研究结果表明,失超保护系统中使用真空断路器开断100 kA磁体电流具有理论和工程可行性,并通过实验验证了所设计的真空断路器样机能够有效开断100 kA电流,换流过程符合预期判断。本文的研究工作为大功率失超保护系统中的直流断路器设计提供了技术支撑。     

浅谈梅兰日兰Masterpact低压断路器

随着世界经济的飞速发展及技术的日趋进步，对低压断路器提出了更高、更新的要求。这些要求集中体现在如何使断路器体积更小，以满足在同一柜体中安装更多的断路器；如何提高断路器的分断能力，以满足日趋庞大的系统容量；如何提高断路器的保护精度，和扩大保护功能以满足日趋复杂的供电系统的选择性保护要求；如何提高断路器的平均无故障时间，简化维修过程，以使系统的断电维修时间降到最低限度；如何提高断路器的安全性能，不仅满足系统设备、线路，而且更重要的是对人员的安全保证。１９８７年，梅兰日兰公司研制成功智能型空气断路器—…     

特高压输电工程中选相断路器开合电容器组特性分析

变电站中开合电容器组用断路器需多次操作容性电流,运行条件较严苛,1 000 kV淮南—上海特高压交流输电示范工程的安吉变电站采用选相断路器开合电容器组确保设备可靠性。结合系统接线方式和断路器操作特性,提出了断路器开合电容器组的选相控制策略。对特高压输电工程中断路器在不同工况下开合电容器组的运行特性进行了仿真计算,开展了选相断路器开合电容器组的选相功能现场测试,计算分析了断路器的关合相位和开断燃弧时间。试验结果表明断路器的选相性能工作正常,满足工程运行需求,采用选相控制技术可有效提高断路器开合电容器组的电气使用寿命。     

模块化混合式高压直流断路器研究与应用

多端柔性直流与直流电网为提升大规模可再生能源并网与消纳提供了灵活高效的解决途径,高压直流断路器可实现直流电网故障区域快速隔离,是构建直流电网的核心设备。混合式直流断路器兼顾传统机械式和固态式优点,低损与快速开断特征满足高压大容量直流系统需求。该文针对模块化混合式直流断路器拓扑,详细阐述了其构成、基本原理与技术特点,完成了设计参数数学解析。结合舟山五端直流和张北直流电网应用需求,开发200kV和500kV等级直流断路器,开展部件功能与整机型式试验。建立PSCAD仿真模型,分析直流断路器应用于舟山工程开断性能,实现了200kV直流断路器工程运行,完成系统故障电流和人工短路试验电流开断。试验和运行结果验证设计正确性及样机性能,为灵活可靠的多端及直流电网建设提供了技术支撑。     

DW15—1000,1600低压万能式空气断路器的改进与发展

介绍了对断路器的操作机构采取改进措施,使断路器适合抽屉武断路器的需要,并能满足封闭式配电装置对防护等级的要求;对断路器的触头系统和绝缘采取改进措施,使其通断能力明显提高;论述了DW15系列断路器的发展趋势。     

断路器容性电流开断能力研究北大核心CSCD

容性电流开断能力,特别是C2级开断能力,已成为断路器满足工程需求的关键指标,因开断过程中易发生重击穿故障而导致试验失败的风险较大,故需对其容性开断能力进行评估。基于容性电流特点,文中采用“恢复电压”及“最小临界电压”评估其开断容性电流能力,且“恢复该电压”低于“最小临界电压”时,断路器具有开断容性电流的能力。采用电场及气流场耦合分析方法,断路器开断性能进行评估,得到试验工况下“恢复电压”均小于“最小临界电压”,表明该断路器具有容性电流开断能力,顺利通过C2级试验验证,进一步表明采用“最小临界电压”评估断路器容性电流开断能力的可行性,为断路器开断容性电流设计提供参考。     

Comparing direct and synthetic tests for interruption ofline-charging capacitive current

Using a validated arc model, this paper analyzes current distortion and voltage waveforms during both direct and synthetic tests for interruption of line-charging capacitive current by power circuit breakers. Although the voltage of the electric arc drawn between breaker contacts may produce significant current distortion, it is demonstrated that the most significant parameter affecting the breaking capacity of power circuit breakers in capacitive-current switching tests is the voltage jump appearing across breaker contacts immediately after current interruption. It is essential to correctly define the supply circuit impedances and the associated voltage jump so as not to reduce or increase this test severity unduly     

真空断路器电磁瞬态仿真模型的研究与应用

由于真空断路器具有优良的开断和绝缘恢复性能，因此，可用来开断由于电弧不稳定而产生的高频电流。在一定的电网奈件下，在开断高频电流的过程中可能引起多次重燃和严重的过电压。本文的主要目的是用PSCAD建立真空断路器模型来展现断路器的真实特性。这个模型融合了燃弧时间、截流，介质恢复强度及断路器的熄弧能力等所有本质特性。采用开断实用的电炉用变压器来检验本文所开发的三相真空断路器的模型。并提供了检验结果。     

直流断路器的研发现状及展望

可靠有效的电力供应以及开发利用可再生资源对于改进电力传输模式提出了巨大的挑战。基于低损耗、远距离、大功率输电以及更有效地连接可再生能源入网和便于灵活操作的优点,高压直流输电(HVDC) 得到了新的重视。特别是电压源换流器(VSC)技术的出现使得多端高压直流(MTHVDC)电网的筹建发展成为可能并越来越具吸引力。目前,多端高压直流电网技术上的主要挑战,如网络结构的拓扑设计、大容量电缆、保护和开断短路电流的直流断路器等成为热门话题。对于多端高压直流电网,具有快速开断直流故障电流和隔离故障功能的直流断路器是必不可少和至关重要的。只有应用高压直流断路器,才有可能采用多端高压直流实现多个节点连接的可再生能源入网或退网、及时快速分离故障并可保证系统的安全可靠运行。 虽然目前市场已有高压直流断路器,且有一些已在超高电压系统运行,但它们直接开断短路故障电流的开断能力较低,且都是作为转换开关将故障电流从一个电路转换到另一电路,最后由交流断路器完成开断,其开断时间较长,系统欠稳定。故具有高开断能力的高压直流断路器仍然是MTHVDC的发展的一个瓶颈,限制着MTHVDC的发展。因此,一场研发高压直流断路器的激烈竞争在ABB、西门子和阿尔斯通等国际电力设备制造商之间正在悄然进行。本文着重介绍了高压直流断路器的发展及其研发的必要性和迫切性,介绍了目前高压直流断路器的最新发展状况、现存的挑战和未来展望。     

基于LabVIEW的高压断路器操作机构状态评估

针对高压断路器操作机构型号的多样性,状态评估过程中标准线圈电流波形不统一的问题。提出通过对高压断路器操作机构分/合闸线圈电流波形曲线进行纵向和横向比对,来综合评估操作机构的运行状态,掌握其运行特性变化过程。并基于Lab VIEW软件平台开发了高压断路器操作机构状态评估系统。实例分析表明该评估系统可以准确的判断高压断路器电磁铁、操作机构本体、辅助开关三个部分的运行状态,及早发现操作机构的缺陷和故障隐患以便及时处理,从而提高高压断路器运行可靠性。     

基于抑制起弧原理的中压无弧直流断路器

直流断路器是多端直流输电和直流配电网的关键设备。机械式和混合式直流断路器面临的困难是开断过程中触头间存在燃弧问题。文中讨论了产生电弧的电场强度和电压条件,并通过大量实验统计分析,总结出了抑制起弧所需满足的电场强度和电压条件。设计了抑制起弧的辅助缓冲电路,用以限制开断过程中触头间电压的上升,使其低于由机械开关速度决定的触头间介质绝缘电压,从而实现了直流断路器的无弧开断。通过仿真和低压模拟实验验证了抑制起弧原理和缓冲电路设计的正确性和有效性,并分析了中压无弧直流断路器的可行性。     

Extending the Application Field of Vacuum Circuit Breakers to Generators for Capacities up to 400 MW

The progress that has been achieved in the development and manufacture of vacuum circuit breakers opens the possibility of using them for a wider range of applications at power plants, including as generator circuit breakers. Such characteristics of modern vacuum circuit breakers as increased breaking capacity and high switching life are factors that make them closer in competitiveness to SF6 circuit breakers for generators with capacities up to 400 MW. The article considers problem aspects relating to clearing of short-circuit faults in the generator voltage circuits and interruption of out-of-phase making currents and no-load currents of generator transformers. Conditions leading to a longer period of time to the moment at which the switched current crosses zero are considered. It is pointed out that, unlike the IEC/IEEE Standard 62271-37-013, GOST (State Standard) R 52565-2006 does not specify the requirements for generator circuit breakers in full. The article gives the voltage drop values across the arc for different design versions of vacuum circuit breaker contacts and shows the effect the arc in a vacuum circuit breaker has on the time delay to the moment at which the current crosses zero. The standardized parameters of transient recovery voltage across the generator circuit breaker contacts are estimated along with the contact gap electric strength recovery rates ensured by modern arc quenching chambers. The switching overvoltages arising when vacuum circuit breakers interrupt short-circuit currents and no-load currents of generator transformers are analyzed. The article considers the most probable factors causing the occurrence of switching overvoltages, including current chopping, repeated breakdowns of the circuit breaker contact gap, and virtual current chopping. It is found that, unlike repeated breakdowns and virtual current chopping, an actual current chopping does not give rise to dangerous switching overvoltages. The article also determines the vacuum circuit breaker application field boundaries in which dangerous switching overvoltages may occur that would require additional measures for limiting them.     

用于高压断路器金短时间控制的辅助开关延时特性研究

高压断路器重合闸操作的金属短接时间(金短时间),是保证断路器"C-O"操作第二"分"开断能力的重要参数。现有高压SF6断路器的金属短接时间通常不能满足标准推荐的50 ms的指标。高压断路器的分合闸指令是由其操动机构配置的辅助开关发出的,因而辅助开关是金短时间控制的理想而可靠的机构。笔者分析了高压断路器辅助开关的结构,在理论力学和系统动力学的基础上,对辅助开关操动特性进行了研究,研究成果通过实验验证。     

高压自能式灭弧室和操作机构的技术进步（一）

高压SF6断路器经多次改进在欧洲和日本已发展成第三代产品,第一代为热膨胀式断路器加助吹,将液压机构改为弹簧操作机构和变开距混合式灭弧室。第二代产品为改善开断容性电流特性发展“双容积”灭弧室和新型压缩灭弧室,以及双向运行触头系统等,更进一步减少分合闸操作工应用旋弧灭弧原理迫使电弧快速旋转冷却使电流零点时熄灭。第三代产品主要介绍加强操动机构的可靠性和稳定性,传输时无功消耗少,减少机构零件数量等。     

超高压智能操作断路器智能控制单元的研究

根据智能操作断路器的基本原理,研制了智能听任的核心部件－－智能控制单元。该单元具有自动识别断路器的工作状态,针对不同工作状态自动调整断路器的操动机构以实现预期的开断特性,记录工显示断路器的工作状态,与远端主机进行通信等４大功能。中阐述了智能控制的工作原理,设计制作了硬件系统,编制了相应的软件,在模拟线路上的实验表明,该控制单元能够实现预定的自要求。     

高压自能式灭弧室和操动机构的技术进步(二)

高压SF_6断路器经多次改进在欧洲和日本已发展成第三代产品,第一代为热膨胀式断路器加助吹,将液压机构改为弹簧操动机构和变开距混合式灭弧室。第二代产品为改善开断容性电流特性发展“双容积”灭弧室和新型动态压缩灭弧室,以及双向运行触头系统等,更进一步减少分合闸操作功应用旋弧灭弧原理迫使电弧快速旋转冷却使电流零点时熄灭。第三代产品主要介绍加强操动机构的可靠性和稳定性,传输时无功消耗少,减少机构零件数量等。