基于真空灭弧室和SF_6灭弧室串联的混合断路器技术发展与研究现状

在归纳国内外高压开关研究现状的基础上,综述了混合断路器技术的发展历史与研究现状,分析了真空电弧与SF6电弧的相互作用机理,研究了混合断路器的动态绝缘特性并得到混合断路器中两灭弧室相互作用的关键区间,对比说明了现有混合断路器样机的结构及控制特点,阐明了进一步研究混合断路器技术亟需解决的主要问题。认为应尽快探明两灭弧室触头动作的最优控制策略,得出不同开断容量的SF6灭弧室与真空灭弧室串联后其开断容量增益曲线,为混合断路器的工业化应用提供重要的理论基础。     

考虑温度效应的永磁机构及其控制系统多物理域联合仿真与设计EI北大核心CSCD

电流/位移闭环控制能够有效抑制永磁机构分合闸时间分散性,提高断路器相控操作质量,延长开关使用寿命。可信的仿真模型能够在闭环控制系统设计验证阶段分析、比较、检验不同控制方法的动态特性和分散性抑制能力,指导实际控制器选型和设计,缩短研发周期。该文建立了永磁机构及其驱动控制系统多物理域联合仿真模型,实验分析并获得了关键敏感元件的温度效应数据库,同时考虑涡流效应的影响,论证了不同温度下联合仿真模型的可信性与有效性。在此基础上,设计了反馈线性化控制系统,通过联合仿真平台对比分析了该系统与现有典型控制系统的跟随特性、振荡超调以及分散性抑制能力。基于嵌入式系统的双闭环控制实验结果表明,多物理域联合仿真具备有效的控制器设计指导作用。     

真空断路器开断过程中灭弧室内动态真空度的分析

本文分析代断路器开断过程中灭弧室内动态真空度的变化规律。根据燃弧时灭弧室内的放气、吸气物理过程,导出了电弧电流、触头电弧侵蚀率、触头材料含气量、灭弧室有效容积之间的关系,给出了触头材料含气量的判据,为真空灭弧室设计和触头材料选择提供一个方面的依据。     

双断口真空断路器的动态介质恢复协同特性

多断口真空断路器的串联断口间动态介质恢复协同作用对其弧后特性、开断能力有影响。为此搭建了双断口真空断路器试验样机,进行了合成回路试验,旨在得到双断口真空断路器的动态介质恢复协同特性。研究了不同间隙、不同触头结构、不同均压电容对动双断口真空断路器开断能力的影响,得到了不同组合方式下的开断增益特性,试验结果表明:双断口真空断路器最佳的组合方式是横纵组合方式且横磁触头在高压侧,这是由于这种组合电压分布更加均匀,由于真空间隙的变化影响电压分布特性,进而得到横纵组合方式最佳的间隙配合特性。通过试验得到了不同触头结构灭弧室的组合均压电容大小对开断能力的影响,均压电容选取在500~2 000 p F为宜,且两个纵向磁场触头结构组合在同期动作下开断能力最强。     

直流真空断路器弧后介质恢复特性影响因素分析

直流真空断路器采用人工过零的方式实现故障开断,是当前直流系统兼具经济性与可靠性的控保方式之一,其弧后介质恢复特性是判定故障开断成功与否的关键条件。为探究直流真空断路器电磁与机电参数耦合作用下介质恢复特性的影响因素,本文基于连续过渡模型、能量守恒定律和电荷守恒定律,建立了零区带电粒子数密度计算模型,研究了触头型面参数和零前电流下降率影响下的零区带电粒子数密度分布;通过搭建12 kV直流真空断路器配永磁斥力机构运动特性测试平台,实验测得机构位移-时间特性曲线,研究了短路开断电流、零前电流下降率和换流投入时刻影响下的零区极间距分布。在此基础上,基于漂移扩散方程、Maxwell-Stefan方程和泊松方程,建立了弧后鞘层发展模型,以求得电磁与机电参数影响下的电场强度最大值;并与零区金属蒸气压和短路开断电流影响下的临界击穿电场强度进行对比分析,进而评估不同换流投入时刻、零前电流下降率、暂态电压上升率、触头直径下的弧后介质恢复强度。此外,求得了直流真空断路器可靠开断时零前电流下降率和换流投入时刻的极限安全域,以及电磁与机电参数耦合作用下的最小安全间隙与开断电流极限,为设计满足可靠开断要求的直流真空断路器灭弧系统结构参数与换流参数群组提供解决方案。     

全电压关合试验的控制策略及其实现

与国外大功率试验室相比,我国的现有高压试验水平还相对落后.针对国内各大电力试验站的现有设备状况和试验条件,提出了以真空触发开关作为电流源快速关合装置的合成关合试验回路.重点阐述了关合试验中的控制策略及其实现,并对试品合闸相位、合闸时间分散性和预击穿特性等影响控制精度的主要因素进行了分析.该试验回路可以进行126～252kV/63kA全电压合成关合试验.     

基于VLAN技术的电子式互感器数字通讯的研究

基于以太网的电子式互感器数字输出方案使用组播/广播模式进行通讯,存在载波冲突、网络负载过重和广播风暴等问题。在分析了电子式互感器数字通讯和VLAN技术特点的基础上,对变电站网络建设和电子式互感器数字传输帧做了一定的改进,将VLAN技术应用于电子式互感器数字通讯中,使其利于互感器与二次设备利用组播/广播模式进行实时数据传输,从而提高了电子式互感器和二次设备之间通讯的实时性和可靠性。     

电力变压器和高压断路器状态监测技术的发展与现状综述

状态监测在电力系统电气设备的故障诊断和智能决策领域受到了越来越多的关注,本文以电力变压器、断路器为例阐述了状态监测技术的发展和现状,介绍了状态监测系统的组成,讨论了电气设备实行状态监测过程中存在的问题并对发展前景提出看法。     

基于全响应算法的故障电流相控开断研究

故障电流可控开断(CFI)的难点在于快速准确地检测到故障发生,估计出故障电流参数并预测出可用的过零点及判断出故障类型,为此提出了一种全响应算法。该算法基于电路的全响应原理,将含有指数分量的故障电流方程线性化,并使用最小二乘法求解;采用F0假设检验检测故障初始时刻,给出了故障相及故障类型的判据,确定了三相故障电流可控开断策略。利用MATLAB编程CFI控制策略处理程序,分别从PSCAD仿真的故障电流数据和录波数据进行了仿真和验证。结果表明:算法能在故障发生后3 ms内判断出故障类型,精度在±0.5 ms以内,能够满足三相故障电流可控开断的要求。