固态断路器技术的应用

在介绍固态断路器技术的发展及其在电力系统中的主要应用的基础上,总结了目前固态断路器的分类、特点、功能和结构。指出了固态断路器所使用的功率器件存在的均流、均压,通态功耗,动态过载与换流,故障电压、电流突变量实时检测,混合式断路器建模等问题是固态断路器研究与设计的技术难点,并针对这些问题提供了国内外固态断路器有关研究动态。     

固态断路器的应用和发展

电力电子技术的飞速发展给传统电力系统的革新带来了新的契机。结合当前电力电子器件的研制水平和柔性交流输电系统的发展需要,开发固态断路器将是开关行业新的生长点。倘电力电子器件未来的发展形势乐观,固态断路器的出现将是传统开关设备的一次革命。文中还就固态断路器的研制现状和发展策略作了初步讨论。     

单信号驱动的固态脉冲源

随着脉冲功率电源在材料表面改性、污水处理以及生物医学等方面的广泛应用,脉冲功率电源正在朝着小型化、驱动简单及稳定的方向发展。目前,由于固态脉冲电源信号需要进行高压隔离,造成系统复杂且体积庞大。为了降低系统的质量和体积,文中提出了一种单信号驱动的固态脉冲源的拓扑结构,通过一个信号控制第一级开关的导通和关断,经主电容对剩余开关的门极电容充电后自行触发余下开关。最后,基于该拓扑结构在通用电路分析(PSPICE)中仿真了10级单信号驱动的固态脉冲源电路,结果表明该新型电路拓扑直流充电源工作在800 V,系统输出幅值约为8 kV,脉宽约为200～800 ns的脉冲电压,对于生物医学应用、肿瘤消融以及污水处理有重大意义。     

固态断路器过电压分析

固态断路器是基于电力电子元件的新型无触点开关器件,具有体积小、使用寿命长、动作速度快等特点,能够在故障电流上升到危害电力设备前就能将故障线路切断。固态断路器的快速动作以及高截流的特性使得其在开断时,固态断路器的两端以及所在线路上的其它电力设备都将承受操作过电压。本文分析了固态断路器在10kV配电网环境中过电压的产生的原因及大小,对集中参数过电压等效模型进行理论推导,并应用仿真软件对分布式参数等效模型进行仿真,以验证集中参数等效模型在分析固态断路器过电压的有效性。     

新型智能固态断路器研制

提出了一种基于非对称型集成门极换向晶闸管(AS-IGCT)的新型智能固态断路器设计方案.该固态断路器的整体结构主要为开关主体和测控系统2个部分:开关主体部分由AS-IGCT开关模块、门极驱动模块、保护模块及强力风冷系统等组成;测控系统由基于双核DSP处理器控制、光纤电压/电流等传感器组成的探测及通信、人机接口等模块组成.给出了开关模块拓扑结构和新型智能固态断路器结构框图.并利用电力仿真软件PSIM进行测试.结果表明装置开、断参数符合要求.     

直流配电网交错串联式固态断路器

鉴于有源直流配电网的故障特性,能够快速有效切除故障电流的固态直流断路器对提高直流配电网的供电可靠性意义重大。为此,提出一种交错串联式固态断路器,其拓扑将多个内层单元串联交错以提高整体耐压能力,每个内层单元由多个串联的常通型SiC JFET开关管组成,电路拓扑具有极强的可扩展性。通过双层均压网络实现串联开关的快速响应、动静态电压平衡。基于LTspice软件构建4.5 kV/20 A固态断路器仿真,仿真结果表明额定工况下该断路器关断时间仅为80 ns,验证了所提交错串联式固态断路器拓扑可行性。     

新型中压固态切换开关的研究

固态切换开关(SSTS)利用大功率电力电子技术和基于微处理器、光纤通信和数字信号处理的测控技术,是解决敏感和关键负荷电力供应最经济有效的手段之一。该文在了解和对比国外SSTS技术和产品的基础上,提出了基于晶闸管和高速机械开关技术的设计方案。这种混合式开关结合了机械开关和电力电子开关各自的优点。正常情况下线路电流通过机械开关,晶闸管只是在切换期间才投入运行。这种混合式开关几乎具有和机械开关一样的效率,具有很好的工业应用前景。该文建立了机械开关和晶闸管换流过程的数学模型,分析了影响换流时间的因素。采用PSCAD／EMTDC软件建立了SSTS仿真模型,对整个切换过程进行了理论分析和仿真研究。最后介绍了SSTS工程样机的研制。仿真和试验结果验证了主电路和控制系统方案的可行性。     

适用于高压直流断路器的多断口串联高速机械开关同步性研究

多断口串联的高速机械开关作为混合式高压直流断路器的重要组成部分,其多断口间的同步性对高压直流断路器的开断性能有着重要影响。对多断口高速机械开关的拓扑结构和工作原理进行了研究,分析了操动机构的线圈参数、储能电容、环境温度、充电电压、控制系统等因素对同步性的影响规律,并提出了通过控制线圈内阻、储能电容值偏差和工艺等措施保证断口间的同步性。在此基础上,对张北多端柔性直流工程535 kV混合式高压直流断路器用高速机械开关的同步性进行测试,测试结果表明各断口的分散性在 ±0.2 ms内,为高压直流断路器的可靠开断提供了保证。     

中压固态切换开关装置的研究

文中对中压固态切换开关(SSTS)进行了设计。利用兼具实时性和可靠性的dq变换法进行电压暂降检测,将滤除交流分量后的dq轴有效值与电压暂降阈值进行比较来产生切换指令。分析了过零切换和强迫切换策略的特点,采用根据主电源馈线电流方向与主备电源电压差方向控制备用晶闸管的触发,从而快速地将敏感负载切换至备用电源的方法。利用PSCAD建立了10 k V固态切换开关的仿真模型,对dq电压检测法的快速性和可靠性以及强迫切换控制的有效性和可行性进行了验证。     

带数字化固态脱扣系统的多功能塑壳断路器

90年代初,美国通用电气公司推出了带数字化固态脱扣系统的塑壳断路器(以下简称S—MCCB).它具有功能模块化、组装积木化、脱扣智能化、保护多样化、附件通用化、高分断、低喷弧、体积小和重量轻等优点.     

固态切换开关SSTS在化工企业供配电系统中的应用

故障情况下的电网瞬间电压波动和传统备自投装置切换时间较长对化工生产装置造成的不良影响,无法满足连续性生产的需要.介绍了固态切换开关(Solid-state Transfer Switch,SSTS)的基本原理,研究了采用基于电力电子技术的固态切换开关的技术措施实现主备电源系统之间的无缝切换.经过现场实际测试,该技术确实...     

固态开关器件的串联技术

随着半导体技术的发展，在脉冲功率应用中，使用固态开关取代电真空开关器件已成为可能。本文主要分析了实际串联电路中各开关的均压技术；介绍了内含高频感应馈电和限流功能的光隔离驱动技术。最后给出了一台10kV样机的实验结果。     

进口500KV断路器和隔离开关的操作冲击耐受电压标准有必要统一

目前能源部颁发的有关技术规范中,对500kV断路器和隔离开关的操作冲击耐受电压值规定不一,设计中难以执行。本文建议,相对地和断口间的操作冲击耐受电压可分别取1175kV和1050(1080)+450kV。     

新型混合式断路器结构及动作特性研究

混合式断路器(HCB)结合了机械式断路器和固态断路器的优点,是国际上断路器研究的新方向.介绍了几种混合式断路器的典型结构,阐述了自然换流和强制换流的原理.着重研究了一种基于自然换流和IGBT软关断技术的新型混合式结构,并针对该拓扑结构研制了混合式断路器.试验表明,该新型混合式断路器具有合闸和分闸动作的快速性、一致性以及限压限弧特性.     

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.     

基于开关电容网络并联的单开关升压变换器

在新能源并网发电系统中,传统Boost变换器存在升压能力有限、纹波大、效率低等问题,为此,本文提出了一种基于开关电容网络并联的单开关升压变换器。详细分析了该变换器在CCM模式下的工作原理和工作性能,并搭建了实验模型,实验结果表明:①在不增加开关器件电压应力的情况下,随着并联的开关电容开关电容网络个数的增加,变换器的升压能力逐渐增强;②输入电流和输出电压纹波小;③变换器中只有一个开关管,控制电路简单;④输入电源的位置具有随意性。     

美研究人员设计出新型固态电力开关

美国弗吉尼亚工艺学院的研究人员近日设计出一种名为ETO(EmitterTurnoffThyristor)的大功率新型固态半导体电力开关。这项发明已被评为《研发杂志》“2003年最佳研发100项”之一。ETO是一种三端子集成电力开关,可提供较快的开关速度、持久耐用的关闭能力和电压控制。它通过光学脉冲开启,s损耗极小。闭合时,它可以传导1万A的电流。正常情况下,ETO可通过1500A的电流,温度在125℃以下,光脉冲消失后,开关断开,可阻断6000V的电压,开关转换时间小于5ms。ETO可同时承受大电流和高电压,非常适用于设备的保护与控制。美研究人员设计出新型固…