基于智能模块的高压直流真空断路器研究

作为能源互联网重要组成部分的智能电网近年来发展迅速,其中高压直流输电以交流系统不可替代的优点,在可再生能源如风电与光伏发电集电网等方面具有广泛的应用前景。但目前为止,担负着控制和保护双重任务的核心组件——高压直流断路器自主研发仍存在技术瓶颈。该文通过高压直流短路开断的典型方案分析,提出了基于快速机构与联动关合的换流开断技术,给出由直流智能真空开关模块串联组成HVDC断路器的总体设计方案,为高压直流断路器的发展开辟一条新的路径。在直流真空开关分断过程分析中,分别利用连续过渡模型、Farrall公式、击穿统计特性对直流真空断路器电弧强迫过零点弧后介质恢复前期、中期及后期进行数值仿真分析,并采用对照分析方法分析介质恢复各阶段主要影响因素及其效应。该研究引用交流系统智能真空开关模块串联开断的成功经验探索HVDC短路开断新的路径,并给出了直流电弧分断过程的零区分析,可指导直流真空开关模块的开发。

真空灭弧室的真空度测试与在线监测

综述了真空断路器灭弧室的真空度测试原理与方法,结合国外的发展,给出了真空度在线监测的方法、原理与存在的问题。

真空开关电弧电子温度诊断的实验研究

金属蒸气等离子体是真空开关电弧的基本状态,为了实现对其等离子体电子温度诊断,提高真空开关的工作性能,本文提出了基于光学方法真空开关电弧电子温度诊断技术,阐述了二比色测温的基本原理,建立了真空开关电弧实验装置及相应的CCD光学图像采集系统。利用该实验系统得到了不同波长下的电弧图像,运用MATLAB经过图像处理得到真空电弧的灰度等值曲线,形象地表达了温度场的分布;通过计算得到了电子温度在不同电流下沿着径向的分布。试验结果表明:(1)在电弧电流为8.91kA时,电子温度最高可达3.42eV;(2)电子温度沿着径向不断的降低。

基于自具电源的光控真空断路器模块研制

借助多断口串联构造110 kV及以上电压等级的大容量高压/超高压断路器,并设计实现了一种光控真空断路器模块。模块设计工作在高电位,选用40.5 kV电压等级真空灭弧室作为基本元件,通过控制器和电力电子器件驱动永磁机构来操动断路器,接收从低电位控制器通过光纤发送的操作命令,返回模块实时的状态信息和动作时间。模块由特制的电流互感器线圈从母线上取电,存储在蓄电池中。高、低电位由光纤隔离。通过串、并联该模块可以构建高电压、大容量的真空断路器。模块结合相控开关分合闸技术,可以实现72.5 kV以上高压智能化真空断路器。试验表明模块具有良好的电参数和机械特性。

脉冲电场食品处理技术

介绍了脉冲电场食品非热处理技术的概念与方法 ,结合国外目前的研究状况 ,给出脉冲电场系统及其参数 ,分析了食品的电特性及细胞电击穿的机理。

智能真空开关中的智能检测系统

分析了适应智能电网需求的智能真空开关检测系统功能和系统结构,介绍了智能真空开关中触头温升、灭弧室的真空度、开关运动特性、一次回路参数等典型参数在线检测的实现。针对目前常见的固封式真空开关,提出一种电桥温升测量法;通过安置在固封绝缘筒外的电场探头检测屏蔽罩附近的电场变化信号,实现真空度的在线监测;通过与灭弧室动导电杆相连的位移传感器,得到操动系统的实时运动状态;采用基于Rogowski线圈/小电感互感器(LPCT)作为传感单元的电子式电流互感器和基于阻抗式精密分压器作为传感单元的电子式电压互感器实现一次回路电参数的测量。同时探讨了智能真空开关中传感器的植入和设计技术。

真空触发开关通断特性实验研究

应用大电流 LC振荡回路对真空触发开关进行了大量实验研究 ,得出了不同频率下的极限通断能力 ,分析出电流变化率对通断能力的决定性影响 ,以及燃弧时间或电弧输入能量对上述影响的修正 .实验得知 ,试品尺寸下纵向磁场真空触发开关 ( TVS)可以在 1 0 k A/1 0 k Hz下进行合分操作 .对于更高的电流 ,由于真空电弧正的伏安特性 ,可由多个 TVS并联及同步触发完成 .

真空开关介质强度恢复的研究

电力系统的瞬态恢复电压对真空开关的介质强度恢复影响极大,根据是否考虑这一影响可把真空开关的介质恢复过程分为实际恢复过程和固有恢复过程。本文在相同的实验模型和电路参数下对这两种恢复过程作了比较性的实验研究。提出了“鞘层”与“金属蒸气”相结合的理论模型,并对相关的问题进行了讨论。

纵向磁场对真空断路器截流的影响

作者对纵向磁场如何影响真空断路器截流水平的问题进行了较为全面的实验研究。研究结果表明,在作者所采用的试品条件下,选用合适的触头材料(Cu—W—C)和加上适当的纵向磁场(0.5～2mT),能使真空断路器的平均截流水平低于0.5A,最大截流低于2A。

初论新概念(开关)电器

论述了应用电力电子器件、电子计算机技术、超导材料构成的新一代开关电器,并预言开关电器即将发生某些质的变化。

罗柯夫斯基线圈测量电流的仿真计算及实验研究

介绍了使用罗柯夫斯基线圈(Rogowski coil)测量电流时的几种模型及其适用场合，并做了仿真计算和实验研究，得出在一定的测量精度下，完全可以使用简化模型的结论。

高压开关设备的状态检修技术

对电力设备而言,传统的定期检修不但影响供电的连续性,而且难以避免突发事件因检修不及时造成的停电事故及检修本身给设备带来的损坏.状态检修是指一种科学的设备运行管理方式,旨在利用现代传感器技术和计算机技术等对运行中的设备进行实时状态监测,得到其完好水平的评估或诊断,进而对异常现象或故障有针对性地采取检修措施,以保证系统的可靠运行.实施状态检修可使操作者清楚地掌握设备运行状态,能在线检测出故障隐患,及时地给出检修对策.国外电力设备的状态检修技术发展很快,据报道实施状态检修可使电力系统中每年用于设备检修的费用降低25%～50%,故障停电时间减少75%,对供电可靠性贡献极大.状态检修的意义在以下几个方面:1)减少系统停电检修的盲目性和损害性,降低供电成本;2)及时发现系统故障隐患,提高供电可靠性;3)能准确反映电力设备的使用寿命程度、安全指标,保证系统始终处于可控状态.

大功率纵磁场真空断路器的大电流加速电寿命试验的研究

通过对国产10kV/630A/20kA真空断路器实际电寿命试验以及大电流开断试验,研究了大功率纵磁场真空断路器采用大电流加速电寿命试验方法的可行性,试验及理论分析表明,对于纵磁场真空断路器采用大电流加速电寿命试验不仅方法可行,而且还能由短路电流分断次数推算出等效额定电流下的操作次数来。

扩散型真空电弧的弧后电流

研究了一种新的弧后电流测试方法;以较高的灵敏度和抗干扰能力测得了扩散型真空电弧的弧后电流值;给出了计算与实测的比较结果;分析了不同电源条件下的弧后电流.文中指出,扩散型真空电弧的分断极限是由电击穿决定的,而不由弧后电流引起的热击穿所定.

ZW□—10/630—16型户外高压真空断路器

一、概述 ZW□—10/630—16型户外高压真空断路器是由华中理工大学电力系高压电器研究室与河南佳和电气有限公司联合研制的新型柱上无油高压真空断路器,由华中理工大学负责提供技术,佳和电气有限公司负责制造样机。该断路器已于1995年12月在沈阳虎石台试验站通过了全部型式试验,并于1996年9月15日通过了由河南省机械厅、电力局主持的鉴定,目前正在郑州挂网试运行。

配电网自动化方案的选择与实例

随着我国国民经济的高速发展,城乡用电负荷与日俱增.人们在增加对电力的需求的同时,对供电可靠性和供电质量也提出了更高的要求.为了达到国家提出的“九五”期间供电可靠性达到99.9%的指标,必须根据目前我国的配电网现状,采取有效技术措施,以提高配电网的运行可靠性和供电质量.配电网自动化是提高配电系统可靠性最直接和最有效的技术手段.利用这一技术可以实现配电网的运行状态监测、故障监测、故障定位、故障隔离与恢复完好区段供电以及远方控制等功能.根据国外配电自动化的发展历程,配电网自动化可以有以下几种控制模式:

负载性质与功率因数对真空断路器截流的影响及截流试验标准

本文给出负载性质与功率因数对真空断路器截流影响的研究结果,并对截流的定义和测试标准提出了建议。

110 kV直流真空断路器模块串联开断的同步控制

多断口串联断路器的同步控制是直流开断领域的关键技术之一。本研究以双模块、四断口的110 kV直流真空断路器为研究背景,从双断口高压直流开断模块的设计出发,分析了各串联断口分合闸动作的时间离散性;提出了断路器整机同步控制要求和多模块、多断口的同步参数,给出了直流分断同步误差的允许范围。采用智能算法动态补偿断口间的同步误差,模块间采用光纤信号传输,以避免电磁干扰。为验证同步控制系统的有效性,对三断口断路器分闸操作的同步误差进行了测试。试验和分析结果表明,60 kV双断口模块和110 kV双模块样机的分断时间在同步误差范围内,模块样机能满足高压直流(HVDC)断路器机械参数的要求。最后提出模块冗余的概念,提出了额定需求模块数N+1的模块冗余设计可靠性指标,为真空断路器在更高电压等级系统中的应用提供了技术支持。