高压直流断路器试验技术研究

文中主要介绍了机械式高压直流断路器的试验技术,它分为有源型和无源型高压直流断路器,并分别介绍了两种高压直流断路器的试验回路原理、试验方法以及两种高压直流断路器在大容量试验室完成容量开断试验的情况,给出了试验相关数据和典型试验示波图,为更高电压等级的高压直流断路器的研发试验提供技术支持。     

电流转移型高压直流断路器

混合式高压直流断路器是目前处理直流电网故障较为认可的一种方式,但其存在造价昂贵、使用个数多等问题。为有效解决此类弊端,提出一种电流转移型高压直流断路器,并对其故障隔离控制时序进行了研究。电流转移型高压直流断路器借鉴了混合式高压直流断路器的关键部件和设计理念,将直流母线以及与其相连的混合式直流断路器进行了整合,以整体概念对断路器进行了再设计,优化了设备利用价值。在保证同等直流故障处理能力的前提下,相比混合式高压直流断路器,其投资成本大幅度降低。为验证电流转移型高压直流断路器的有效性,在PSCAD/EMTDC内建立了一个三端单极直流网络模型。仿真结果验证了电流转移型高压直流断路器在隔离直流线路故障方面的可行性和有效性。     

直流断路器

自1954年瑞典首建96公里高压直流线路以来,高压直流输电,对长距离、大容量输电和联网工程已是一个极为重要的、可以供选择的优越方式。美国太平洋联线,长达1360公里,输送能力为1440兆瓦,电压为±400千伏,是当今世界上容量最大、线路最长的直流线路。目前苏联正在架设一条电压为1500千伏,长度为2400公里的超高压直流输电线路。它的输送能力预计为6000兆瓦,年输电量为420亿瓦小时。我国已经引进直流设备并建设葛洲坝至上海±500千伏直流输电工程。     

集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器

高压大容量DC/DC变换器是直流电网中电压变换的关键设备.提出一种集成直流断路器功能的高压大容量DC/DC变换器,利用变换器自身控制实现直流侧短路故障阻断功能,具有轻量化、低成本、高效率的优势.首先,分析该变换器的拓扑结构、工作原理,推导子模块、晶闸管、二极管等器件的参数设计依据;然后,提出闭锁子模块和晶闸管阻断故障电...     

新型高压直流断路器的自供能控制策略

提出了一种新型混合式高压直流断路器的拓扑结构及其自供能控制策略。该新型断路器包括超快速机械开关、负载转移开关和主断路器等部件。负载转移开关和主断路器都是由增强型半桥子模块构成。通过所设计的控制策略,可以使子模块中的电容在正常工况下带电运行,进而可以为子模块中的IGBT提供驱动所需要的能量。该新型断路器存在启动充能模式、稳态运行模式和故障处理模式3种运行模式。针对上述3种运行模式分别提出了相应的控制策略。增强型半桥子模块是新型直流断路器的核心元件,给出了其关键参数的选取方法。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了四端直流电网模型,仿真结果验证了所提的新型高压直流断路器及其控制策略的可行性和有效性。     

高压直流断路器振荡回路特性

无源直流断路器常用于高压直流输电工程换流站直流场上。为了研究高压直流断路器振荡回路特性,以寻求最佳的参数配置,分析了L、C参数对直流开断的影响,给出了工程中开断电流的计算公式、额定连续过负荷直流电流的取值方法以及直流断路器组成元件的主要应力,并结合实际直流工程数据加以仿真验证,定性给出的直流断路器主要参数随L、C参数变化的规律。     

直流断路器技术发展综述

柔性直流输电和多端直流电网对能够快速开断大电流、可靠性和经济性好的高压直流断路器有日益迫切的需求。综述了直流断路器的拓扑形式,分析了机械、全固态及混合式等直流开断方式的特点及适用场合,指出混合式强制换流方案、机械式预充电人工过零方案更易满足高压大容量直流系统的高速开断要求。提出混合式直流断路器的研制重点在于提高机械开关的操动速度,减少元件数,提高可靠性与经济性;机械式直流断路器应重点关注详细拓扑、机械开关灭弧单元在人工零点下的极限开断能力、振荡回路参数优化和快速机构的研制。     

高压断路器的防跳回路

高压断路器的防跳同路作用是防止断路器合闸过程中发生“反复”跳、合的跳跃现象，确保断路器每次合闸操作时断路器只能进行一次合闸操作。介绍了一种通常采用的防跳回路，分析了它的工作原理。对几种常见故障进行了分析，提出了解决这些故障的具体方法。     

高压断路器防跳回路实用化设计研究

在详细分析高压断路器典型防跳回路设计的基础上,结合因防跳功能双重化配置接线不合理及防跳继电器质量缺陷导致的断路器控制异常和防跳功能失效案例分析,提出了几种改进方案,通过综合分析各自的优缺点,最终提出了一个解决方案。该方案保留防跳回路的双重化配置,同时兼顾保护装置和断路器操动机构防跳回路的优势,通过改变断路器控制回路接线,断路器就地操作采用机构防跳,远方操作采用保护防跳,两者之间可根据控制装置状态自动切换,提高了断路器动作的可靠性。     

适用于高压柔性直流的混合式直流断路器

动态均压难、小电流下分断时间过长及经济性不高是制约混合式直流断路器应用和推广的因素,为此,提出一种适用于高压柔性直流的改进型混合式高压直流(HVDC)断路器拓扑方案.介绍了主支路电子开关和转移支路电子开关拓扑结构,并对关键元件设计给出了理论分析和说明.最后研制了500 kV混合式HVDC断路器样机,并搭建样机运行试验系...     

中高压直流断路器拓扑综述

随着直流输配电系统的发展,直流系统对故障电流抑制和清除的要求增加,采用直流断路器能够很好地解决清除直流故障时快速性、稳定性和经济性的问题。文中论述了直流断路器的发展现状,对近年来国内外提出的直流断路器拓扑进行归纳总结。在此基础上,就机械式、Z源结构、组合式、级联模块、器件组合型直流断路器拓扑以及直流断路器测试电路进行了详细讨论。论述了各个方面的拓扑原理、使用优点以及面临的主要问题,对同一方面所涉及的文献进行了归纳对比。最后,提出了直流断路器未来可能的发展方向及相关问题。     

直流断路器选用的探讨

主要从直流用户系统的不同类型、不同分断能力、三段选择性保护等方面,对国内外各低压电器制造商纷纷推出的直流断路器产品(额定工作电压等级250～1 000 V,电流规格16～800 A)的选用进行了分析、探讨。给出了具体实用案例,以供相关技术人员参考。     

一款自复式剩余电流保护断路器的研制

提出一种基于自动重合闸的带剩余电流保护塑壳断路器。设计了过欠压检测保护电路、实时漏电检测、电机驱动、负载端接地电阻和位置检测电路,同时,兼备电流三段式保护功能。设计的自动重合闸功能提高了用电系统故障保护能力,故障排除后能自动恢复上电,保证了向用户供电连续性和供电的质量。设计采用32位微处理器实现自动控制,以可靠的电动操作,取代了人工操作。产品可广泛应用于农网改造、智能电网用户端、智能工业、智能安防、智能家居等场合,也适用于分布式电源并网侧应用。     

直流快速开关换流分析

介绍了超导托卡马克装置中失超保护开关--直流快速开关的工作原理,并通过理论和实验分析了其在换流过程中的规律.为超导磁体失超保护开关及电感储能脉冲电源电路的开关选择和电流换流回路参数的确定提供依据.     

高压断路器分合闸线圈电流信号特征提取与故障判别方法研究

高压断路器分合闸线圈电流信号特征提取在故障识别、检测及诊断方面都有重要的意义。文中提出采用小波分析与时域求极值点相结合的方法来获取高压断路器分合闸线圈电流信号特征值,并根据该特征值对断路器的故障判别方法做了探索性研究。实验结果表明,电流信号特征值提取方法是有效的,故障识别方法正确。     

混合型直流断路器中高速开关的研究

高速开关是混合型直流断路器的重要组成部分,提出了一种基于电磁斥力操作机构的高速开关,通过理论近似计算和有限元仿真分析,给出了15 k V高速开关的设计方案。分析了高速开关分闸弹跳过大并导致分闸失败的原因,推导了分闸弹跳物理过程中各参数的数学关系。样机测试结果表明,其9 mm满行程时间为2.9 ms,分闸反弹不超过2 mm,能够满足混合型直流断路器对高速开关的需求。     

高压断路器状态在线监测系统

分析了断路器在线状态监测的原理和方法,提出了高压断路器实时状态监测系统的设计方案并实施.该系统能实时监测并诊断断路器的机械状态和电寿命状态,适用于各电压等级、各类型的断路器.该系统具有抗干扰性强、可靠性高、维护方便等优点,可以及时掌握断路器的运行状态,方便获得状态检修有关数据.投入近二年来一直运行正常而稳定.