永磁真空断路器ISM应用于6.0kV真空接触器回路改造

1引言合肥二电厂辅助厂房所用的6kV负荷开关均为原合肥高压开关厂配置的JCZ5—6J型真空接触器,在运行过程中频繁出现分、合故障,不仅是安全生产的重大隐患,也给维护带来了极大的不便,经过技术人员的不断努力,对多种可行性方案进行比较,选择了德国特瑞德电气的ISM单稳态永磁机构真空断路器替代原接触器,经改造,运行取得了良好的效果。2现场条件(1)原JCZ5—6J型真空接触器为仿西门子8BK—30型接触器,配置于JYN金属柜内,一柜双回路,其额定参数如表1所示。每个单回路接触器为上下布置方式,由真空灭弧室、绝缘框架、拍合式合闸电磁机构、机械锁扣和底板等组成,绝缘子、绝缘框架实现高压回路对地及相间绝缘和支撑。控制回路由合闸线圈、分闸线圈、保持线圈、辅助开关及电容器组成,二次控制回路,如图1所示。表1额定电压:6kV最高电压6.9kV额定电流200A额定关合电流2000A额定最大分断电流1600A额定操作电压220V直流合闸线圈吸合电流6A保持线圈保持电流0.32A脱扣电流2.5A额定操作频率300次/h机械寿命300000次电容器用来消除辅助开关常闭接点转换合闸回路时出现的电火花,用来提高辅助开关常闭触点转换合闸回路...     

开关合闸接触器并联电阻的弊病

选择和使用开关接触器有明确规定:接触器线圈电阻值应与重合闸继电器的电流线圈和重合闸信号继电器线圈的动作电流相配合,接入绿灯监视回路时,还应与绿灯及附加电阻相配合,使接触器线圈上分压降小于15％,以保证可靠返回。但制造厂提供的产品不统一,如DW8.35开关(平高厂)的合闸接触器线圈电阻有约200、500Ω的,还有2000Ω的,给     

永磁安装位置对永磁接触器动态特性的影响

永磁体是永磁接触器的关键组成部件,安装在静铁心或动铁心上会呈现出不同的动态特性.本文基于三维有限元方法,采用耦合电压的方式求得线圈的电流密度,构建位移-电流-电磁力三者关系,据此对分合闸动态过程进行了仿真和实验研究.结果表明,永磁体两种不同安装位置对永磁接触器合闸过程的动态特性影响较小;而永磁体安装在动铁心上,分闸时通电线圈与永磁体间会出现短暂的斥力,分闸时间要明显短于永磁体安装在静铁心上.本文工作为永磁接触器的永磁安装位置的选择提供了科学依据.     

单稳态柱上永磁机构断路器电源设计

对柱上永磁机构真空断路器控制器的电源系统进行了研究,给出了电源系统中电源切换、电容器电压监测、IGBT全桥驱动等功能模块的实现方法。通过微控制单元(MCU)的I/O口发出的脉冲来控制IGBT导通时间,从而控制分合闸线圈通电时间,以此完成分合闸操作。对分合闸线圈的电流波形进行分析,通过实验测试确定可靠的分合闸脉冲时间。实验结果表明:采用所设计的电源后,柱上永磁机构真空断路器的可靠分闸脉冲时间为20 ms、合闸脉冲时间为40 ms,在保证动作成功率的同时有效地缩短了分闸时间和合闸时间。     

断路器分合闸线圈电流波形的差异机制研究

高压断路器是电网重要的保护和控制设备,断路器操动机构的缺陷与故障严重影响电力系统的安全稳定运行。分合闸线圈作为断路器操动机构的关键部件,线圈电流包含大量机构运行状态的信息。为深入探索造成分合闸线圈电流波形差异的原因,文中通过在实际断路器上的缺陷与故障模拟研究,对影响断路器分合闸线圈电流的因素进行了深入分析,区分出由于断路器本体特征和环境特征不同,造成的断路器个体之间的分合闸线圈电流的指纹特征差异。同时重点分析4种不同机构缺陷情况下线圈电流的变化特征,据此提出了基于分合闸电流波形的断路器机构状态评估关键点,为断路器智能化状态评估的实际应用奠定了基础。     

基于分合闸线圈电流的断路器缺陷诊断及试验方法研究

分合闸线圈是断路器操作机构的关键部件。笔者通过深入研究断路器分/合闸线圈电流波形与机械缺陷之间的关系,提取线圈电流波形中的关键特征量,建立其与断路器常见典型机械缺陷的诊断判据,并通过实验室断路器缺陷模拟试验平台进行验证。基于研究结果,提出在国内开展断路器"首次分/合闸"时线圈电流检测试验的具体实施方案并进行风险评估,通过试验提前发现断路器机械方面存在的缺陷,有效指导国内电网断路器设备状态检测策略。     

智能交流接触器动态电感测量及合闸位移预测

动态电感和合闸位移是衡量智能交流接触器动态特性的两项重要参数,为对动态电感和位移进行预测,引入空气间隙与等效磁阻之间的数学关系,建立了一种智能交流接触器等效磁路模型。通过在线检测线圈输入电压和电流,实现对动态电感和合闸位移在线实时监测的目的,可有效掌握和评估智能交流接触器的实时动态特性。采用激光位移传感器对接触器动态特性进行同步对比实验,实验结果显示预测位移与位移传感器实际测量位移较为吻合,表明在无需位移传感器的条件下,可有效预测接触器的动态特性。     

基于SVM主成分分析的高压断路器分合闸线圈故障诊断研究

拒动是断路器最严重的故障类型之一,可能导致大面积停电事故,而近年来由于分合闸线圈故障导致拒动时有发生,诊断分合闸线圈的运行状态对于保障电网安全具有重要意义。文中以某型号SF6瓷柱式高压交流断路器中的分合闸线圈为研究对象,通过实验模拟电源电压跌落、供电回路接触不良、铁心卡涩、铁心空行程大这几种典型的故障类型,获取正常与故障条件下的分合闸线圈电流波形。进而采用支持向量机(SVM)算法对分合闸线圈故障进行诊断,特别是采用主成分分析法提取电流波形的特征参数作为诊断依据,实现了对故障的有效识别。基于SVM主成分分析的方法可方便构建故障诊断专家系统,以保障分合闸线圈可靠运行。     

组合式交流接触器全过程智能控制策略

针对传统的交流接触器三相触头共用一个电磁系统,无法实现三相电路定相分合闸问题,本文设计了一种异步组合式的交流接触器控制策略,对其动作全过程进行控制.吸合过程采用线圈电流滞环比较控制策略,有效改善了触头弹跳,使机构动作时间更加稳定,提升了定相合闸控制的准确率;在分析了接触器长期工作下线圈电阻增大而引发的不可靠吸持问题,提...     

高压断路器分合闸线圈电流采集实验平台与故障模拟实验研究

高压断路器是电力系统的关键设备,分合闸线圈是断路器操动机构的核心部件。近年来,分合闸线圈故障时有发生,严重影响了电力系统的安全性能。文中研究了高压断路器分合闸线圈的回路结构和动作原理,设计了断路器机构模拟样机,搭建了断路器分合闸线圈电流采集试验平台。基于该平台,获取了正常和几种故障情况下的分合闸线圈电流曲线,提取了主要的特征参数并进行了分析,论证了分合闸线圈发生故障时特征参数的变化规律,为基于电流波形诊断分合闸线圈的运行状态提供了依据。     

基于在线监测的开关特性分析

采用先进高压断路器状态在线监测系统监测断路器的分合闸运动状态及分合闸线圈的电流波形,获得弹簧的运行状态,随时监测断路器弹簧性能、弹簧的疲劳程度。解决了弹簧操作机构中重要元件弹簧在运行中的状态不易测量的问题,同时,从断路器分合闸线圈的波形,能够判断出线圈是否卡滞,辅助开关是否正常切换等常见故障,为断路器可靠安全运行提供有效的保证。     

基于单极开关的并联型接触器同步控制策略

将接触器触头以并联形式连接构成并联型接触器来实现扩容运行,由于触头系统互相独立,通断过程的同步性以及吸持过程的稳定性难以保证,因此该文提出一种基于单极开关的同步控制策略:通过对各极接触器线圈控制信号的逻辑处理,对各个单极开关独立触头系统进行关联控制,实现各极接触器定相合闸动作与零电流分闸动作的同步性。通过检测并联型接触器分断过程中的电流转移现象,在线判别分断顺序及分断时刻,对分断顺序进行动态调整,并跟随接触器分断动作时间变化,将分断时刻自适应调整在设定的零电流分断区域内。在吸持过程中,为防止发生不同步误动作,设计常态与非常态两种线圈电流控制模式,以触头工况为反馈自适应调整线圈电流控制模式,改变吸持过程线圈电流保持不变的单一节能运行控制方式,实现并联型接触器的自适应同步稳定吸持。相关实验验证了控制策略的有效性。     

SR—W型中压真空接触器特性测试

四川石化一项目中,中压电动机供电系统大部分采用西门子6kV中压盘柜,盘柜内配置西门子SR-W型中压真空接触器。SR—W型中压真空接触器为国外进口设备,具有造价低、使用寿命长等优点。这一型号接触器分合闸线圈电流较大,国内目前尚无针对这一型号接触器的试验设备,无法进行全面的接触器特性测试,相关标准亦存在一定空缺。我公司技术人员根据现场实际情况,结合测试原理和断路器机械特性测试设备的特点,采用外接直流电源、内触发直流中间继电器法进行SR—W型中压真空接触器特性测试,取得了不错的效果,现介绍如下,供同行参考。     

6kV真空接触器拒跳的原因和解决措施

某厂装置的6kV开关柜从LG Industrial System Co., Ltd.引进。其中6kV真空接触器(VACUUMCONTACTORS简称VCS)型号为CV462K,主要用于6kV中压电动机的FC主回路,图1为控制原理示意图。其分合闸采用二个分别独立的分合闸线圈控制,K1为合闸线圈,K2为分闸线圈。分合闸控制电源为DC110V,引自6kV主排,由装在VCS小车上的压变PT将6kV降为110V作为直流电源的交流输入。交流输入分二个支路,一路通过RF全波桥堆整流后作合闸电源,另一路经电容跳闸装置SCCTD(Condenser TripDevice)半波整流后输出直流150V作分闸电源。当合闸线圈K1…     

单稳态永磁操动机构驱动线圈等效电感辨识方法研究

永磁真空断路器运动过程中,驱动线圈电感具有非线性变化特点,给永磁真空断路器智能控制带来困难。在Maxwell上搭建实际单稳态永磁真空断路器操动机构的电磁模型,利用有限元法计算机构在分、合闸过程中线圈电流、电容电压等参数的变化情况并作分析;在Matlab上分别应用磁链电流法与微分方程法对分、合闸过程中线圈等效电感进行辨识;比较两种方法的辨识结果,验证两种方法在实现线圈等效电感辨识上的可行性与可靠性,为进一步的单稳态永磁真空断路器的智能控制研究打下基础。     

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。     

基于操作功最优的永磁机构参数控制优化

以永磁机构分、合闸操作功与真空断路器开断性能要求匹配最优为目标,基于四连杆传动规律将12 kV真空断路器本体及传动机构的反力特性归算至永磁机构的运动部件动铁芯上,构建永磁机构操动特性数学模型。利用ANSYS-Maxwell仿真得到配永磁机构真空断路器的动铁芯位移、线圈电流、电容电压变化曲线等操动特性,计算出机构平均合闸速度、操作功等参数。以真空断路器操作功最优为目标函数,以线圈匝数、线径、操动电流为约束条件,在仿真的基础上建立正交回归实验,利用遗传算法对线圈参数进行优化设计,并通过实验进行验证。结果表明,在保证永磁机构操动特性满足真空断路器动作特性需求条件下,线圈优化设计后的永磁机构操作功从970.41 J降低到362.26 J,降低了动铁芯碰撞速度,提高了机构的稳定性。     

基于磁链反馈的智能交流接触器串级控制策略

为降低智能交流接触器频繁操作下的线圈温升,该文提出基于磁链反馈的串级控制策略,在智能接触器吸合过程中根据磁链调节线圈电流,实现吸合过程线圈电流的自调节。在串级控制策略中,通过平均励磁电压、线圈电流和线圈电阻反演接触器电磁机构的磁链,根据磁链调整接触器吸合过程的线圈电流参考值,使线圈电流在动静铁心闭合过程中逐渐减小,直到动静铁心稳定闭合。利用3种不同规格的双E型交流接触器验证控制策略的有效性并以其中一种为例与恒流控制策略进行实验比对,实验结果表明串级控制策略可在保证接触器快速合闸的同时实现接触器吸合过程线圈电流的自调节,有效的降低频繁操作下的线圈温升。     

GIS分合闸线圈电流特征分析及故障诊断

由于GIS设备的全封闭设计,可能出现辅助接点及现场显示分合成功,但实际触头分合不到位的情况,造成相当大的经济损失和严重的社会影响。断路器在每次分合闸过程中,线圈电流随时间变化,其变化波形蕴藏着包含电磁铁本身、所控制锁扣、传动机构在操动过程中的工作情况等一系列重要信息。通过传感器测量分合闸操作时分合闸线圈的电流信号,然后提取电流波形特征量进行故障诊断,可以为判断GIS操动机构的状态,确认分合闸的到位提供重要的依据。     

基于断路器线圈电流波形的分合闸时间估算方法

文中提出一种基于断路器线圈电流波形的分合闸时间估算方法,先通过设备交接试验或首次例试时测取分合闸时间及线圈电流波形的时间特征参数,然后在运行操作时带电检测分合闸线圈电流波形,再提取线圈电流波形的时间特征参数,最后利用断路器主触头动作时间与辅助开关转换时间的配合关系估算分合闸时间,其计算精度满足工程应用要求,可以在一定程度上代替停电例行试验。