2P DC 1500 V框架隔离开关设计

2P DC 1500 V框架隔离开关适用于光伏、储能系统。这类产品相比老产品而言更具成本上的优势。产品主要的设计改进点为:修改机构连杆加大开距;主弧触头、窄缝灭弧技术通过临界电流试验;电场磁场的仿真设计专用灭弧以及绝缘技术保证灭弧可靠通过电寿命试验。经试验验证,2P DC 1500 V框架隔离开关符合标准要求。

ITER直流隔离开关短路试验研究

基于ITER极向场变流器系统,分析了直流隔离开关短路故障,提出ITER直流隔离开关短路试验要求。基于中国科学院等离子体物理研究所直流测试平台,为ITER直流隔离开关短路试验设计了先建立直流电压再闭合短路开关的后短路试验方案,包括选取变压器档位、计算试验电流所对应的直流电压等内容。通过仿真和试验验证了试验方案的可行性,试验结果证明了直流隔离开关对短路故障的抑制能力满足ITER极向场变流器运行要求。经分析计算,350kA试验电流需要直流电压270V。在试验中,预设直流电压270V时,试验电流达不到350kA,将预设直流电压提高到300V后,试验电流峰值达到362.5kA,且超过350kA的部分达到100ms。实际预设直流电压比理论计算值大30V,这是电网电压的波动造成的。

800kV等级高压隔离开关的交、直流电场仿真计算

隔离开关的电场计算对于校核和优化开关结构,控制隔离开关的电晕损耗、可听噪声及无线电干扰水平低于限值具有重要的工程价值。因此利用分布式并行ANSYS计算平台,仿真得到交、直流电场条件下隔离开关所在空间的电场分布,并确定出最大场强及其位置。其中,交流场计算基于静电场理论,而直流场计算首先采用恒定传导电流场理论计算开关表面的电位分布。为了解决不同材料电阻率参数相差大于10个数量级时,直接采用有限元方法求解会产生的数值发散问题,根据隔离开关的结构特点,提出通过计算支柱绝缘子电阻而得到各绝缘子金属连接支架的悬浮电位,从而求得随距离呈线性分布的绝缘子表面电位。其次,根据开关表面电位分布,采用ANSYS中的Submodeling技术对空气域内的静电场分布进行求解,实现了电流场与静电场的耦合。直流场计算结果表明,开关本体与空气域交界面处电位分布连续,从而证明了该计算方法的正确性。交、直流场计算结果的汇总与对比,对于隔离开关的设计具有重要的指导意义。

特高压直流输电系统用开关设备研发现状与结构分析

直流开关设备是直流输电系统换流站的重要设备,主要用于直流输电系统运行方式的转换、故障的清除,以及检修隔离等目的,关系到输电系统的可靠性、可利用率、可维护性。笔者以相关国家标准、技术导则为技术支撑,根据直流输电系统不同运行方式和控制策略对直流开关设备结构的特定要求,综述了直流转换开关、隔离开关、接地开关及旁路开关的用途和分类;按照基本原理、结构类型、结构特点等方面对各类开关设备进行了分析比较,提出了设备研发的技术难点和发展方向,以供研发人员和工程设计者参考。

压敏电阻损坏引起隔离开关误动的分析

介绍了广州换流站直流场刀闸误动作的事故概况;分析了当使用压敏电阻消弧时,交流窜入直流对控制回路的影响,提出了相应的防范措施。

城市轨道交通牵引变电所主接线的优化研究

通过分析城市轨道交通牵引变电所牵引整流机组的接入方式、直流进线开关、直流负极开关的设置,推荐一种城市轨道交通牵引变电所的主接线优化形式。

城市轨道交通直流隔离开关闭锁分析

介绍城市轨道交通直流隔离开关闭锁逻辑,阐述通过直流双边联跳电缆传送信号来闭锁纵联隔离开关的方式,提出通过检测接触轨电压的方式来闭锁纵联隔离开关,以此作为今后工程建设的参考。

新型直流融冰隔离开关及其应用

常规直流融冰电流跨接方案存在投资大、占地面积大、施工时间长、工作效率低、作业风险高、操作复杂、运行维护不便等缺点,通过对直流融冰跨接方案分析比较,针对直流融冰技术特点发明了一种新型直流融冰隔离开关并在实际工程中应用,为电网防冰减灾提供了新的技术手段,具有较高的推广和使用价值。

110 kV快速SF6机械隔离开关断口的优化设计

针对混合式高压直流断路器工况的特殊要求,该文设计了一种110 kV快速机械隔离开关的新型断口。该断口是以SF6气体作为绝缘介质,并采用平板对接式的触头结构。通过优化动静触头的位置,可以缩短动触头导电杆长度,减小运动部件质量,从而满足快速机械开关在快速分合闸上的要求。为了紧凑化设计复合套管,并减小隔离开关的大小,通过仿真电场分布情况来优化复合套管的内径参数。最后,为了使触头结构具有更好的绝缘能力,设计了一种双圆弧组合形状作为触头结构,并使用下降法对触头的结构参数进行优化。该研究成果为混合式直流断路器向高电压等级发展提供了技术支持。

基于Ansys的1120kV直流隔离开关的电场仿真

隔离开关的直流电场仿真对于优化和校核隔离开关结构、缩短产品的研发周期、降低产品的研发费用、指导产品的研发方向有着重要的意义。在1 120 kV直流隔离开关的设计过程中,为了加快研发进程,给隔离开关均压环的设计明确方向,文中就断口距离、动静侧均压环管半径、动侧屏蔽环管半径对1 120 kV直流隔离开关电场强度大小的影响做了分析,得出1 120 kV直流隔离开关在均压环管半径200 mm、屏蔽环管半径150 mm时,其均压环处场强小于3 kV/mm,此时隔离开关电场屏蔽良好,不会发生断口和对地击穿。

中性母线直流隔离开关的设计与计算

为了适应直流输变电工程蓬勃发展的需求,中国高压开关制造企业应自主研发并生产直流开关设备,以用国产化的直流开关装备中国的直流输电工程。笔者简要说明了中国直流输电的发展及直流场设备的基本情况,详细介绍了低压侧50 kV直流隔离开关的技术性能及参数要求、通流能力及传动设计分析与计算及直流绝缘子选择等内容,以期对直流开关的研发设计有所启示和帮助。

双柱折叠式直流隔离开关研究与开发

高压直流输电在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显的优势,它在中国西电东送和全国联网工程中起到重要的作用。直流隔离开关的技术要求相对交流隔离开关要严格的多,文中针对特高压直流输电工程的实际需要,从产品选型、触头结构、均压环设计、抗震分析等方面进行了深入探讨,对关键设计点提出了一些新的设计思路和观点。通过理论分析、试验验证以及工程应用,结果表明,双柱折叠插入式隔离开关更适合特高压直流输电工程长期通流及安全可靠运行需要。

新型组合式直流断路器拓扑及其性能分析

基于强迫换流原理的混合式直流断路器具有速动性良好、可低损耗经济运行的优点,但应用于大规模的柔性直流电网时造价高、经济性差。组合式直流断路器的拓扑,通过在换流站对应的每条母线上仅采用一个昂贵的主断部分,可以有效降低断路器的一次造价,但现有的组合式断路器在任一线路故障动作时存在主断开关接地过程,同时不具备对快速机械开关的失灵保护功能。为此,提出一种新型的组合式直流断路器拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对新型组合式直流断路器拓扑的可靠性、适应性等问题进行了分析并给出相应的应对策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提组合式断路器的性能进行了仿真分析与验证。

基于直流隔离开关底座系统故障机理的可靠性分配方法

可靠性分配是直流隔离开关底座系统可靠性设计的重要环节,其结果直接影响整机的设计方案。为了能够准确得到在一定约束条件下的可靠性优化分配结果,确立了基于直流隔离开关底座系统故障机理的可靠性分配方法,首先根据FTA和FMEA的故障分析结果,确定各个零部件的故障综合因子,然后将可靠性目标根据一定的数学关系式分配到各个零部件,从而实现直流隔离开关底座系统的总体可靠性有效地分配到各个零部件上。该方法不仅将FTA和FMEA两种故障分析方法相结合,而且还对原始可靠性分配函数进行了改进,提高了可靠性的分配效率,使分配结果更加合理。

一种新型快速隔离开关的设计

直流输电的发展与直流断路器的应用对隔离开关及其操作机构提出了快速、小型化、经济性等新的需求。目前国内外快速隔离开关多采用电斥力操作机构,已实现2 ms以内形成绝缘隔离断口,但电斥力操作机构存在成本高、机械寿命短、体积大等问题。提出了一种永磁与气动相结合的快速操作机构,达到了简化控制回路、减小体积、降低成本及提高可靠性的目的,并借助Infolytica MagNet有限元分析软件辅助设计模拟验证方法的可行性。理论与试验结果证明,方案达到设计要求,同时验证了方法的可行性。

城市轨道交通上网及越区供电方案的优化

通过分析城市轨道交通工程直流牵引供电系统的运行方式和发生故障时的特点,提出了传统的接触网上网及越区供电方案的不足,并提出新型的优化方案:接触网上网组合开关柜。最后阐述了新型接触网上网组合开关柜方案在技术、经济、运营等方面的优越性。

特高压直流隔离开关载流技术研究

1 120 kV特高压直流隔离开关的核心问题在于其通流能力,而载流系统的接触部位温升大小决定了隔离开关的通流水平。文中从接触电阻理论出发,研究了接触压力与接触点数对接触电阻的影响规律,设计了一种双层环形触指/触头载流结构,开发了环形触指的制造加工工装及加工工艺流程,并在环形触指/触头的基础上设计出了高载流技术的新型1 120 kV特高压直流隔离开关。为进一步研究隔离开关载流性能,文中对触指/触头接触部位进行了独立的电—热耦合分析,结果显示载流系统最大温升61.56 K,满足国标规定的温升值65 K。最后,通过隔离开关载流系统温升试验、动热稳定试验以及直流隔离开关整机的绝缘试验,进一步验证了设计的载流系统的可靠使用性能。

地铁用带脱离装置的直流复合外套无间隙氧化锌避雷器

研究目的:介绍地铁和高架轻轨线路防雷特点,并对设计、研制出的直流复合外套无间隙氧化锌避雷器进行电气、机械和脱离装置动作等性能的试验研究。研究结论:带脱离装置的直流复合外套无间隙氧化锌避雷器集避雷器本体、绝缘支撑和脱离装置于一体,具有设计合理、结构新颖、保护特性稳定、实用性强、运行效果优良等特点,在绝缘结构和脱离装置方面技术先进,其关键性能指标都满足地铁和高架轻轨线路防雷技术要求,可广泛应用于DC1500V电压等级的地下铁道、城市轻轨和城际快速铁路。

一种限流型混合直流断路器拓扑

针对目前大多数混合直流断路器不具备限流功能且造价过高的问题,提出一种低成本限流型混合直流断路器。当故障发生后,并联在两侧的高速机械开关(ultra-fast disconnector, UFD)断开,电容C充电完成后断开两侧支路,电路由并联转为串联。随后,短路电流降低为单个支路电流,电感串联可限制电流的增长速度。IGBT阀组通过二极管桥式电路连接来实现双线关断,可减少绝缘栅双极晶体管(IGBT)数量。在相同参数下进行仿真计算,和传统的断路器相比IGBT使用数量降低83%。最后通过PSCAD/EMTDC和实验平台验证此拓扑的有效性。

基于GOOSE通信技术的地铁隔离开关数字联锁方案

地铁直流牵引供电系统现有的隔离开关联锁方案采用硬接线与闭锁继电器相配合的方式,存在信号传输可靠性差、实时性低等问题,难以保证直流牵引供电系统的稳定运行。本文在分析传统方案基础上提出基于GOOSE通信的地铁直流供电系统隔离开关联锁方案,通过GOOSE通信技术代替传统的硬接线用于开关信息、闭锁信号的传递等,与传统方案相比,该方案具有较高的实时性与可靠性,可以满足直流供电系统的运行要求。