直流断路器批量特性测试系统设计

针对直流断路器安秒特性和脱扣特性测试效率低、稳定性差的特点,给出了批量测试的系统解决方案。搭建工控机PCI系统平台通过程控电源提供测试电流,利用控制模块的数字电平信号来切换开关系统的继电器来组成串联或并联测试回路,最大限度提高了系统的测试效率,并且通过间接测量反馈信号的形式计算性能测试时间等重要数据。最后结合实际测试,验证了该系统设计的有效性。本研究更好的服务该领域设计、工艺、生产、制造以及加工等相关产业,具有非常广阔的应用前景。     

Novel topology of DC circuit breaker and current interruption in HVDC networks

With the emerging growth of high‐voltage direct current (HVDC) transmission in modern power systems, the HVDC grid has become a hot topic in recent academic research and real projects. In the DC grid, DC faults can have very serious consequences, and so the faulty DC parts need to be rapidly isolated from the system. Compared to the full‐bridge converters for the DC grid, DC circuit breakers are preferred to deal with this problem economically. In this paper, the self‐excited resonant DC circuit breaker is reviewed. Then, a novel scheme of hybrid DC circuit breaker is introduced, and the operation principle of the proposed circuit breaker is described in detail. Finally, a four‐terminal HVDC grid based on a modular multilevel converter (MMC) is used as the DC test system in PSCAD/EMTDC to verify the validity of the proposed DC circuit breaker. From the simulation results, it is seen that the proposed DC circuit breaker has advantages on current interruption time, voltage on DC circuit breaker, investment, etc. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

直流电网中超导限流器与高压直流断路器的协调配合方法

为缓和直流电网中直流断路器(DCCB)的最大切除时间和切断故障电流大小之间的矛盾,研究超导限流器(SFCL)抑制直流故障电流的方法,提出一种SFCL与DCCB的协调配合方案。分析了不同阻值SFCL的限流特性,并针对超导体并联电阻值、限流电抗值等影响因素进行了比较,在此基础上提出了SFCL与DCCB的时序配合条件。在PSCAD/EMTDC中搭建了含SFCL的5端直流电网测试模型,仿真结果验证了SFCL的故障限流特性,通过合理选择SFCL参数与限流电抗器值可以有效抑制故障电流值,减少DCCB中耗能支路耗散的能量,加速故障隔离过程。     

日本真空断路器的发展与现状

由于真空断路器具有开断大电流、体积小、成本低等许多优点，势必取得越来越广泛的应用。介绍了真空断路器在日本的发展，叙述了其发展的成果以及21世纪工程发展的主题，包括：物资的回收。人类的安全及真空断路器的无火灾等特点。展现了日本真空断路器的发展趋势及目前的应用。     

一种具有限流能力的新型混合式高压直流断路器拓扑

受到高压直流断路器开断容量以及关断时间的限制,直流电网面临故障抑制与清除的难题。提出了一种具有限流能力的混合式高压直流断路器拓扑,通过在电流转移回路中引入限流装置,达到有效抑制故障电流目的。分析了该断路器的拓扑结构、工作原理,并给出了断路器关键参数的计算方法,最后,针对三端柔性直流输电系统应用,在PSCAD/EMTDC平台进行仿真验证。仿真结果表明相较于其他方案,该断路器在系统正常运行情况下的通态损耗小、动态特性好,出现故障时能够快速切除故障电流,满足多端柔性直流输电系统对故障电流的抑制要求。     

直流混合型断路器与直流故障限流器的匹配研究

目前,直流断路器的开断容量还难以达到直流电网的要求,通过限流器和断路器的配合是解决问题的有效方式之一。本文在分析混合型直流断路器开断原理及其特性的基础上,对断路器与直流限流器的配合问题进行研究。首先,以ABB公司混合型直流断路器为例,通过PSCAD/EMTDC软件建立仿真模型,对其开断原理和过程进行分析;然后,根据直流电网电压等级、开断电流大小和开断过程IGBT承受电压电流等不同要求,研究限流器对断路器的影响,进而确定匹配原则;最后,通过故障状态分析计算确定限流器的参数。     

真空断路器投切并联电抗器试验研究

为探明真空断路器投切并联电抗器时产生过电压的情况，并比较保护措施的效果，在运行电网上，对10kV真空断路器投切并联电抗器的实际运行进行了试验，在理论上进行了定性分析。证实：真空断路器投切电抗器时，将产生较高的过电压。为限制过电压，除按目前通行的措施安装氧化锌避雷器保护外，加装阻容吸收保护装置将更为有效。最后建议盘、柜制造厂宜生产投切并联电抗器专用的真空断路器柜，以备电力用户选用。     

基于户外柱上真空断路器的电动力分析

户外柱上真空断路器不能正常工作的原因很多，电动力的影响也是其中一个原因，瞬时短路电流将产生较高的电动力。针对三相短路电流产生的电动力进行分析，经过受力分析，瞬间较高的电动力对户外柱上真空断路器的影响很大。提出了改进方案来最大限度的避免电动力对外户柱上真空断路器产生的影响，有效的降低真空断路器的故障发生率。     

真空断路器触头弹跳性能分析

触头的弹跳性能是真空断路器稳定工作的重要指标之一，通过对VS1—12型真空断路器（配用永磁操动机构）的分合闸弹跳性能进行理论和试验分析，得出了其产生弹跳的原因及处理的基本方法。     

真空断路器的结构及故障分析诊断方法

文章介绍了目前市场上最新型国产真空断路器的结构形式种类及故障诊断的方法。     

城市轨道交通1 800 V高速混合式直流断路器研制

为解决城市轨道交通直流牵引系统短路故障电流上升率高、短路峰值大、难以快速开断的问题,设计了1800 V/10 kA高速混合式直流断路器,并提出了其高速开断策略。高速混合式直流断路器整体方案选用零电压型混合式直流断路器拓扑结构,采用快速斥力机构提升断路器响应速度,重点对真空电弧电流转移特性、真空短间隙介质恢复特性与绝缘栅双极型晶体管(IGBT)短脉冲开断裕量等关键基础特性进行研究,得到上述关键特点的影响规律,基于此提出了混合式直流断路器高速开断策略和算法。研制了1800 V/10 kA高速混合式直流断路器,进行了初步实验验证,研究结果表明,高速开断策略可实现全分断时间小于2 ms,并通过理论推导得到IGBT短脉冲开断裕量可以达到5倍以上。     

ZN-65真空断路器故障分析及改造

为解决某ZN-65型真空断路器在运行过程中的频发故障,经全面分析该断路器操动机构的构造特点,根据故障特点提出具体解决方案并详尽描述实施改造过程。通过改造断路器操动机构,机构储能即合闸、一合即跳的现象基本消除。改造后取得良好效果,保证了电气设备安全运行。     

真空断路器永磁操动机构的应用与发展

根据我国配电网供电对高压断路器的质量和性能要求,阐述了永磁操动机构的工作原理、永磁操动机构与真空断路器的配合特点,以及中压断路器操动机构的现状和我国对永磁机构真空断路器的研发情况.     

适用于柔性直流电网的新型多端口混合式直流断路器

混合式直流断路器(HCB)是柔性直流电网直流侧故障隔离的优选方案,但是HCB高成本限制了其大规模应用的可行性,此外架空线路较高的故障概率要求HCB具备自适应重合闸功能。为此,提出了一种适用于柔性直流电网的新型多端口HCB,分别给出了其在故障隔离和自适应重合闸阶段的控制策略,详细分析了其工作原理和内部动态过程并推导了关键参数的设计方法。不同工况下的电磁暂态仿真和物理实验结果表明,该直流断路器能够通过多条直流线路共用昂贵的主断开关大幅降低制造成本,通过旁路故障线路及其上的限流电抗器降低避雷器的耗能时间和容量需求,并且具备控制简单、易于实现的自适应重合闸功能。     

高压真空断路器若干问题的建议

介绍高压真空断路器经常出现的一些故障及解决方法，阐述了高压真空断路器特性及应用情况，对应用中的一些问题作了分析，并对具体问题提出了改进的建议。     

基于分合闸电气量的真空断路器灭弧能力在线检测研究

高压真空断路器灭弧性能的退化易导致断路器触头动作过程中持续性电弧的产生,将会破坏触头表面粗糙度,导致滞后分合闸时间,严重时会引发击穿爆炸事故。因此,亟待开展高压真空断路器灭弧性能监测研究。现有对高压真空断路器灭弧性能的研究主要采用对灭弧室真空度的测量,但是存在测量周期较长、无法保证气密性等问题。通过分析灭弧室内熄弧原理,发现根据介质恢复时电弧电阻对电弧电流衰减特性的影响可以反演灭弧室内的熄弧水平。据此提取电弧电流趋势项作为灭弧能力的表征量,提出了一种仅基于电气量的高压真空断路器灭弧能力在线检测方法。该方法具有能够快速实时监测及测量手段安全的优势,现场实测数据及数字仿真验证了其有效性。     

短路故障下直流固态断路器缓冲电路的设计

在低压直流微电网发生短路故障时,直流固态断路器(Solid-state circuit breaker, SSCB)可以快速有效地将故障区域隔离,然而它自身的安全可靠性依赖于缓冲电路。由于SSCB上的缓冲电路的侧重点是过电压抑制能力和故障能量的快速吸收,而不是减少缓冲电路的损耗,所以不能直接使用适用于变换器器件的传统缓冲电路设计方法。因此,提出一种拥有过电压抑制能力的SSCB缓冲电路的设计方法。针对放电阻止型RCD缓冲电路进行保护动作后缓冲机理分析,选定三种性能指标并给出详细的参数设计步骤,然后选定工况计算出合适的缓冲参数。最后通过实验验证了上述分析结果的正确性和放电阻止型缓冲电路的有效性。     

计及柔性限流装置与直流断路器协同动作的电弧抑制暂态特性研究

直流系统的故障隔离是保证直流系统稳定运行的重要技术。针对传统故障隔离策略对直流断路器(direct current circuit breaker, DCCB)的性能要求较高的问题,提出了一种利用柔性限流装置(flexible current limiting device,FCLD)与DCCB协同动作的故障隔离策略。首先,研究了直流系统永久性故障和瞬时性故障情况下FCLD与DCCB的协同作用机理。其次,分析考虑FCLD电流抑制作用下DCCB开断过程的电弧暂态特性。最后,在Matlab/Simulink平台中进行仿真,验证所提协同策略的可行性。结果表明：FCLD可有效抑制DCCB的开断电弧;基于所提故障隔离策略,直流系统可在瞬时故障情况下实现平稳穿越,永久故障情况下实现DCCB的无弧开断。该策略降低了直流系统故障隔离过程中对DCCB的开断要求,提升了直流系统的故障穿越能力。     

交流电源串入直流电源回路导致断路器跳合闸原因分析

介绍2起多台断路器同时跳闸或合闸的典型事故,通过现场试验验证和分析,证明当交流电源串入直流电源回路中,可能引起多台断路器跳闸或合闸,并提出防范措施。     

126kV真空断路器的改进与提高

介绍新开发的126kV单断口真空断路器产品，分别阐述了提高额定电流的参数；改进SF6气体为高阻燃点的β液；改革分合闸操动机构；改善开断性能；降低涌流电流以及抑制了过电压等技术措施。