具有双真空断路器电动车组网侧柜设计

为提高整个网侧高压电气系统的可靠性和冗余度,研究设计具有双真空断路器的动车组网侧柜。以某动力集中型电动车组动力车网侧柜设计为例,从网侧高压设备电气原理、设备布置、绝缘性能、柜体结构、安全等方面,分析具体设计方案。该方案提高了动车组真空断路器冗余性、使网侧电路更安全、可靠。

不同灭弧室串联的双断口真空断路器分压特性研究

文中针对不同灭弧室串联构成的双断口真空断路器电压分布特性展开研究,旨在实现双断口真空断路器的自均压和最大开断能力。基于Ansoft仿真软件,建立了不同结构的12 kV真空灭弧室串联构成的双断口真空断路器电场分析模型,分析了每种组合的电压分布情况并计算了等效电容参数,通过双断口真空断路器等值电路分析了不同灭弧室串联组合的自均压效果。然后搭建了高频分压试验平台,进行了不同灭弧室构成的双断口真空断路器分压试验试验,得到了不同组合方式下的电压分布特性。结果表明:在无均压电容的条件下,通过不同灭弧室的合理组合可改善电压分布情况,获得较好的自均压效果,以提高双断口真空断路器的开断能力。文中的研究工作为减小均压电容和提高双断口真空断路器的开断能力奠定了基础。

双断口真空断路器的瞬态恢复电压分配机理与均压电容研究

瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)均匀分配是双断口真空断路器安全可靠运行必须解决的关键问题。从双断口真空断路器的暂态等值电路出发,建立了描述其TRV分配特性的数学模型,揭示了杂散电容和弧后等离子体特性差异是导致双断口真空断路器TRV分配不均匀的2个主要因素。基于真空电弧模型,仿真验证了双断口真空断路器TRV分配数学模型的有效性。不同均压电容下双断口真空断路器TRV分配特性的仿真和试验结果均表明:均压电容能有效提高TRV分配的均匀性;然而,过大的均压电容会显著提高重燃电流的幅值和持续时间,不利于双断口真空断路器的成功开断,即表现出负效应。因此,均压电容取值不宜过大,能保证TRV分配比较均匀即可。

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。

126kV双断口真空断路器的理论分析

在分析国内外高电压等级真空开关研究的基础上,提出了研发126 kV双断口真空断路器的必要性和可行性,并针对双断口真空开关存在的缺陷提出了解决措施。在双断口均压问题上,笔者给出一种新型126 kV双断口真空断路器,通过理论分析,表明这种设计具有较好的断口均压特性,避免了采用断口并联电容均压方式带来的不利影响。利用永磁机构传动精度高的特点,将其应用在双断口真空断路器中,保证了双断口合分动作的同步性。

双断口真空断路器开断能力的探讨

论述了提高双断口真空断路器开断能力的原理 ,比较了双断口和单断口真空断路器的开断能力。实验结果表明 ,双断口真空断路器的开断能力较单断口高 2倍。讨论了均压电容对开断能力的影响 ,提出了对操动机构的要求 ,最后 ,介绍了多断口真空断路器的优点。

40.5kV投切电容器组用双断口真空断路器的研究

针对40.5 k V真空断路器投切电容器组时重击穿概率高这一亟待解决的技术难题,利用串联断口技术实现电容器组电流开合,提出了40.5 k V双断口真空断路器的设计方案并进行了深入研究,以满足电力系统的要求。建立了由高频涌流振荡回路和工频振荡回路组成的容性电流开合试验回路,在试验样机上完成了多组背对背电容器组开合试验,表明双断口真空断路器可显著降低投切电容器组时的重击穿概率。采用合成试验方法对该样机进行了短路电流开合试验,表明双断口真空断路器具有足够的短路开断能力。为保证每个断口的工作负荷相近,对并联均压电容数值的选取进行了试验研究并确定了样机的优选值为400 p F。因此,文中提出的用于投切电容器组的40.5 k V双断口真空断路器设计方案是完全可行的。

基于高速斥力机构的72.5kV双断口真空断路器研究综述

本文基于国内外研究者的理论分析与实验结果,提出分合闸性能良好的采用高速斥力机构的72.5kV双断口真空断路器设计方案。72.5kV真空断路器利用H型结构优势实现断口均压,由两个40.5kV标准电压真空灭弧室底部串联构成,采用一套永磁斥力操作机构进行操作,该机构由高速斥力和永磁保持操动机构组成。在此基础上制作了样机,通过实验验证了该设计的优越性。

双断口真空断路器开断速度对电压分布的影响

多断口真空间隙串联可以充分发挥真空短间隙绝缘恢复速度快、低碳环保等优点,但存在断口电压分布不均的问题,在断口两端并联过大的均压电容会增加弧后电流,限制双断口真空开关的开断能力。该文旨在寻找一种自均压方式,减少均压电容的使用。研究了双断口串联真空间隙两组触头在相同的真空环境下,燃弧期间开断速度对电压分布的影响机理。设计了双断口可拆式真空灭弧室,采用Maxwell电磁仿真软件,对静态情况下的电压分布进行了仿真。搭建了单腔体双断口真空断路器合成回路实验平台,对双断口相同速度和不同速度开断过程的断口电压分布进行了实验研究。实验结果表明,改变开断速度能改善高双断口真空断路器电压分布均匀性,为提高双断口真空断路器开断能力提供了借鉴。

60 kV双断口直流真空断路器换流回路参数优化分析

以60kV双断口直流真空断路器为研究对象,通过对30 kV单断口直流真空断路器不同频率下换流回路中电容、电感值进行优化为研究基础,得到不同电容值与弧后电流,电流过零时间的关系,综合考虑成本经济因素,为满足合适的开断性能提供参考。选取单断口换流回路的最佳电容、电感值对双断口开断过程进行仿真,对比分析各个频率下双断口直流真空断路器主断口瞬态恢复电压上升规律及弧后电流下降率影响,提高双断口直流真空断路器开断性能。

40.5 kV无功投切用双断口真空断路器的研究与设计

针对40.5 kV真空断路器投切电容器组时重击穿概率高和投切电抗器时多次重燃而引发的过电压问题,采用双断口技术进行无功投切是切实可行的解决方案之一。为此,文中对40.5 kV双断口真空断路器的关键技术进行了深入研究,给出了双断口真空断路器绝缘特性的实验测量方法,获得了均压电容对其工频耐压和雷电冲击耐压特性的影响规律,研究了触头材料对真空灭弧室无功投切性能的影响,完成了专用真空灭弧室和固封极柱的优化设计方案,在此基础上完成断路器整机设计并研制出样机,开展了相关的性能验证试验以满足电力系统的要求。

不同灭弧室串联的真空断路器动态电压分布特性研究

改善双断口真空断路器的电压分布特性可以提高其开断性能。为此,采用2个不同尺寸参数的灭弧室组成双断口真空断路器,研究在无并联均压电容条件下如何优化双断口真空断路器的动态电压分布特性。在静态电压分布特性研究的基础上,选用3种不同灭弧室两两组合,构成4种不同组合方式的真空断路器。在ANSYS中计算4种真空断路器的等效电容参数,搭建动态电压分布试验平台,在高、低压断口不同燃弧时间下,对4种真空断路器进行动态电压分布试验。试验中高压侧断口动态分压占比可由79.28%改善为50.36%。试验结果表明,配合不同的燃弧时间,通过合理选择高、低压侧灭弧室尺寸参数,即使不采用均压措施也可以改善暂态恢复电压的分配比例。

时速160公里动力集中动车组动力车双真空主断路器网侧柜设计

网侧柜具有改善机车网侧高压设备的工作环境、提高网侧高压设备使用寿命及机车运用可靠性、减少网侧高压设备维护工作量等优点。双真空主断路器方案的网侧柜布置能够避免因高压隔离开关造成的各种故障,同时提高电力机车真空主断路器、高压电压互感器的冗余可靠性、增加网侧柜的可靠性。从网侧柜主要设计要求、主要电气设备布置设计、安全和绝缘防护等方面,对时速160公里动力集中动车组动力车网侧柜设计进行了分析和介绍。

真空开关技术

国外真空开关技术发展迅速,尤其在中等电压领域,真空开关产品差不多已占据了统治地位,目前正向着高电压领域和低电压领域渗透。本文就其发展潜力作初步探讨: