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.     

126kV双断口快速真空断路器仿真研究

快速真空断路器因其动作速度快、可靠性高、动作分散性小等特点,目前多应用于中低压配用电系统。以一种限制变压器励磁涌流的126 kV双断口罐式结构的快速真空断路器为例,采用有限元仿真研究了其电场、磁场、温度场分布。仿真结果表明,采用罐式双断口结构的快速真空断路器的绝缘性能、磁场分布及通流性能均满足设计要求。     

550 kV快速真空断路器的设计与试验

文中基于多断口串联技术,提出了气体绝缘罐式550 k V快速真空断路器。首先介绍了550 kV快速真空断路器的拓扑和结构方案,然后针对绝缘和温升开展仿真计算,以校核结构设计的合理性,最后通过绝缘和温升试验验证产品性能。仿真结果表明,所有断口处于合位时,最大场强在快速开关进出线处的屏蔽罩上,为19.5 kV/mm,所有断口处于分位时,最大场强在真空灭弧室静触头端面处,为18.9 kV/mm,各部分场强均符合场强设计基准;根据温升场分布,最高温升在真空灭弧室动静触头接触处,为50.8 K。此外,样机通过了对地和端间绝缘试验,单断口罐体的温升试验结果与仿真计算值最大偏差小于4 K,结果符合标准要求。     

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。     

363kV多断口快速真空断路器电场仿真分析

针对真空开关在363 kV电压等级电网中的应用问题,提出了一种新型具有串并联结构的多断口快速真空断路器。根据单台断路器的实际设计尺寸建立了多重介质三维电场计算模型,采用有限元计算得到了整机的电场分布。对整机的均压环、绝缘子、灭弧室和均压电容的绝缘强度进行了分析。计算结果表明:在额定电压下,均压环表面电场最大值为1.23 kV/mm,绝缘子表面电场最大值为0.48 kV/mm,灭弧室内外、均压电容以及其他部件的表面电场均小于0.4 kV/mm。整机电场均处于控制范围内,计算结果可以为样机的优化和生产提供参考。     

550kV/50kA单断口断路器的开发

通过对550kV/63kA双断口断路器和363kV/50kA单断口断路器技术加以改进,利用计算机解析技术,提高了额定SF6气体压力和分闸速度,对弧触头和喷口形状进行了改进,优化了灭弧室结构,从而开发出550kV/50kA单断口罐式断路器样机。该样机分别在国家高压电器质量监督检验中心和KEMA实验站完成了绝缘试验及容性电流、大容量开断等试验项目。550kV单断口断路器所有电气性能得到了确认。     

363 kV快速真空断路器电场计算

高电压等级开关设备的绝缘水平严重影响设备的安全运行和开断能力,因此在研发高电压真空断路器时需要分析其电场分布。以363 k V快速真空断路器设计结构为原型,建立三维有限元电场计算模型,分别计算了额定电压下闭合和开断工况下的电场分布,分析了灭弧室、绝缘子以及主要金具表面的电场大小。结果表明:均压环表面电场最大值为1. 92 MV/m,绝缘子表面最大值为0. 36 MV/m,开距20 mm时灭弧室断口电场最大值为3. 5 MV/m,其他部位电场均处于控制范围内,断路器总体结构设计合理,满足绝缘要求。     

新型126kV高压真空断路器的设计及开断能力试验研究

针对真空开关技术在126kV高电压等级应用的问题,提出了一种新型的126 kV高压真空断路器的设计方法。基本思想是采用双断口模式,设计了断路器的断口布置,使断口电压均匀分布,从而无需加装均压电容,避免传统方法中因均压电容的增加带来的隐患;根据断口布置,确定断路器的运动系统,利用虚拟样机软件ADAMS确定了优化结果;针对该新型断路器的开断能力测试,搭建了合成试验回路,经过一系列的试验,证实了新型的126 kV高压真空断路器具有31.5kA短路电流开断能力,表明该126kV高压真空断路器的设计不仅可行,而且新颖有效。     

40．5kV真空断路器绝缘结构电场分析及优化设计

实现结构小型化与高绝缘水平之间的优化设计是高压真空断路器设计中的重要组成部分。笔者以40．5kV固封极柱真空断路器为实例,介绍了通过分析真空断路器的固封极柱断口、固封极柱对地之间的电场分布,实现绝缘结构优化设计的方法。解决了40．5kV真空断路器常见的固封极柱断口和固封极柱对地之间的绝缘问题,得到了绝缘结构优化设计的方...     

126 kV双断口真空断路器的理论分析

在分析国内外高电压等级真空开关研究的基础上,提出了研发126 kV双断口真空断路器的必要性和可行性,并针对双断口真空开关存在的缺陷提出了解决措施。在双断口均压问题上,笔者给出一种新型126 kV双断口真空断路器,通过理论分析,表明这种设计具有较好的断口均压特性,避免了采用断口并联电容均压方式带来的不利影响。利用永磁机构传动精度高的特点,将其应用在双断口真空断路器中,保证了双断口合分动作的同步性。     

500 kV快速开关型故障限流器的罐式快速开关

快速开关型故障限流器是有效限制短路电流的方案之一。该研究提出一种适用于500 kV故障限流器的多断口串联罐式快速开关，该开关采用气体绝缘金属封闭式结构，断口采用真空绝缘形式。操作机构采用电磁斥力机构，开展三维有限元仿真优化有效提升斥力机构的出力效率，平均分闸速度>5m/s。对地绝缘方面，开展了断口绝缘屏蔽结构的电场仿真优化机绝缘试验，结构优化后场强最大为18k V/mm。端间绝缘方面，开展了整机的杂散电容仿真、均压效果仿真与试验验证，通过配置均压电容不均压系数限制在1.24以下。最后搭建整机样机，进行了短路开断试验，试验结果表明：罐式快速开关具备快速开断50 kA电流的能力，全开断时间小于15 ms。     

产品鉴定

平高电气公司2种新产品通过样机鉴定近日,平高电气公司自行研制开发的LW□-550/Y4000-50型罐式六氟化硫断路器和ZF□-800型气体绝缘金属封闭开关设备2种新产品通过公司样机鉴定。LW□-550/Y4000-50型罐式六氟化硫断路器,采用单断口罐式结构,布置形式简单,通流能力强,开断性能优异,一次性通过了绝缘试验和容量试验,额定短路开断电流下的累计开断次数达到20次。配集成块式、大功率液压操动机构,     

平高公司6种新产品通过国家能源局样机鉴定

2013年7月20日,平高公司自主研发的126 kV集成式智能隔离断路器等6种新产品通过了国家能源局组织的样机鉴定。经鉴定,126 kV集成式智能隔离断路器和800 kV(63 kA)罐式SF6断路器技术水平国际领先,12 kV真空复合开关等4种关产品技术水平国际先进。此次6种新产品通过样机鉴     

自适应型均压真空灭弧室电热场设计与优化

随着“中国制造2025”中的“创新驱动、绿色发展”的提出,高压电力开关逐步向智能化、环保化方向演进。真空断路器相对SF₆断路器,绝缘介质和灭弧介质对环境友好,是断路器未来发展的方向。多个真空断口串联避免了单断口真空断路器的饱和效应,将真空断路器推向更高的电压等级,多断口断路器核心技术难题是均压配置,传统均压措施并联的均压电容需要空间大,不能满足电力系统小型化、智能化建设需要。针对上述问题,提出了一种自适应型均压真空灭弧室结构,对新结构进行电热场仿真计算,为未来样机研制提供理论依据。     

国内外开发研究高压真空断路器和向超高压发展的概况

我国自主专利产权开发的126kV单断口真空断路器说明我国有能力制造126kV等级的真空断路器。该真空断路器的主要部件真空灭弧室是自行设计开发的专利产品,并且首次采用了硅油和β-油作为真空灭弧室的外绝缘材料,真空断路器的额定电流通过了一系列的措施由1600A提高到2000A,并实现了真空断路器的同步分合闸等功能。西安交通大学真空电弧理论研究和产品开发组联合温岭市紫光电器公司和陕西斯瑞工业有限公司触头研究室等,经过一年多的精心设计和实验试制研究,已于2006年4月4日制造出我国第一台252kV单断口真空断路器用的真空灭弧室样机。     

12 kV气体绝缘环网柜工频特性研究及优化

为了保持环保气体开关设备尺寸的紧凑化，通过建立12 kV干燥空气绝缘环网柜断路器模块三维电场仿真模型，利用有限元仿真软件得出其电场分布，发现绝缘固定板与螺栓头及相间支撑板接触点附近电场超标。通过在螺栓头部位置设计添加屏蔽罩的优化措施，电场强度最大值由优化前的5.4 kV/mm下降到2.3 kV/mm；通过在相间支撑板间添加绝缘隔板，可以降低隔板区域电场强度，证明所提出优化方法的理论可行性。对优化前后的断路器模块进行工频耐压试验，同样的距离，添加屏蔽罩的螺栓头对气箱壁耐压提升了10 kV，添加绝缘隔板的相间支撑板耐压提升了7 kV，验证了优化方案的工程应用可行性。     

双断口真空断路器开断速度对电压分布的影响

多断口真空间隙串联可以充分发挥真空短间隙绝缘恢复速度快、低碳环保等优点,但存在断口电压分布不均的问题,在断口两端并联过大的均压电容会增加弧后电流,限制双断口真空开关的开断能力。该文旨在寻找一种自均压方式,减少均压电容的使用。研究了双断口串联真空间隙两组触头在相同的真空环境下,燃弧期间开断速度对电压分布的影响机理。设计了双断口可拆式真空灭弧室,采用Maxwell电磁仿真软件,对静态情况下的电压分布进行了仿真。搭建了单腔体双断口真空断路器合成回路实验平台,对双断口相同速度和不同速度开断过程的断口电压分布进行了实验研究。实验结果表明,改变开断速度能改善高双断口真空断路器电压分布均匀性,为提高双断口真空断路器开断能力提供了借鉴。     

72.5kV空气绝缘HGIS关键技术开发

介绍了一种空气绝缘的72.5 k V HGIS设备,对比研究了空气、N2、CO2的绝缘特性,设计开发了72.5 k V单断口真空断路器,研发了HGIS样机,并通过了型式试验。该机无污染气体或温室效应气体排放,使高压开关设备真正实现了环保,符合国家环保要求。     

750kV电网中LW13-800断路器存在的问题及处理

LW13-800／Y5000800kV断路器适用于750kV电网中,是气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）用断路器。该断路器为三相分装、罐式双断口结构,其操作机构采用CYA15液压弹簧操纵机构。2010年年初,该断路器在750kV系统调试时发生合闸时间同期性不合格等问题。     

一起500kV SF6断路器故障分析

蒙西电网一台500 kV罐式断路器由于安装时罐体内部进入黄沙,次年春检结束恢复送电40 s后,内部动触头侧屏蔽罩对壳体放电,断路器返厂修复。在修复后的现场交流耐压交接试验过程中,发生静触头侧支撑绝缘桶对地闪络故障,断路器二次返厂修复。通过对故障过程的分析,认为由于罐体内部存在沙粒,断路器在分合闸过程中压气缸内侧磨损,产生金属粉末,是首次故障的起因。首次返厂检修过程中,厂内740 kV工频交流耐压试验造成支撑绝缘桶沿面损伤,导致现场耐压击穿。针对这起故障,提出SF6高压罐式断路器在安装过程中需要严格执行施工规范的建议。