高海拔环境下大容量直流空气断路器灭弧性能研究

高原轨道交通和电工产业转型对起关键保护作用的大容量直流空气断路器(LC-DCCB)提出了更高要求,但现有产品在高海拔地区的开断仍存在一定问题。该文以轨道交通用LC-DCCB为研究对象,首先基于磁流体动力学(MHD)理论,考虑湍流效应的影响,对其在高海拔环境下开断18 kA短路电流进行仿真;然后对电弧形态及灭弧室内温度场、电磁场、气流场进行分析,得出高海拔地区空气电弧开断困难的主要原因;最后根据仿真与理论分析,考虑采用合理数量和布局的间插式U型栅片改善电弧开断特性。结果表明:随着海拔的升高,电弧前期运动速度加快,但断路器的灭弧性能降低;在高海拔环境下电弧存在严重的弧根粘滞和弧根拖尾现象,弧根拖尾畸变空间电场,不利于熄弧;同时,在不同海拔环境下,电弧会产生不同程度的反向运动现象,易导致弧后重燃。该研究深入揭示了高海拔环境下LC-DCCB电弧演变过程及复杂开断现象背后的物理本质,可为该类产品研发提供理论指导。

采用紧耦合电抗器的大容量高压断路器设计

基于目前的制造工艺,现有高压交流断路器的参数水平尚不能同时满足日益增长的电网短路电流水平引起的保护要求及技术经济合理性。为此提出了一种新型结构大容量高压断路器的设计方案,该断路器利用耦合度高、正常工作状态下能耗小的紧耦合空心电抗器,结合断路器使用,能有效实现自动均流和限流功能,从而成倍增大断路器承受额定电流和短路电流的能力。对其工作原理进行了理论分析及仿真计算,并通过动模试验验证了其可行性。此外,参考GIS的设计,提出了采用金属外壳封闭气体绝缘的大容量开关装置的工程化实施方案。

基于单元化真空断路器串并联结构的大容量高压断路器设计方案

针对目前制造工艺的高压交流断路器参数水平不能满足日益增长的电网短路电流水平引起的保护要求,提出了一种基于单元化真空断路器串并联结构的大容量高压断路器设计方案。该断路器将40.5kV光控单元化真空断路器通过均压组件串联成为110kV的高压断路器,同时利用具有高耦合度、正常工作状态下能耗小的空心分裂电抗器,有效实现了自动均流和限流功能、集成控制、成倍增大断路器承受的额定电流以及短路电流能力。对该设计的工作原理进行了理论分析及仿真计算后试验验证了其可行性,因而在真空断路器领域开创了新的技术思路,在参数指标上达到了新的高度,迄今国内外尚未出现同时达到电压>110kV、额定电流>5kA、额定短路开断电流>80kA的真空断路器。

大容量电容器组用断路器弧触头侵蚀状态的评价方法

大容量电容器组用断路器关合涌流大,其弧触头关合侵蚀严重,电寿命严重缩短,研究高寿命电容器组用断路器需要进行关合侵蚀试验并获得弧触头侵蚀状态,因此,研究弧触头侵蚀状态测量与评价的方法具有重要意义,同时该方法的研究对一般运行中断路器制定检修策略也具有重要作用。基于格林渥与威灵逊的面接触数学模型推导了弧触头间的接触电阻计算方法。将大容量电容器组SF6断路器弧触头侵蚀状态评价分成径向与轴向两个方向,提出了在径向上基于机械压力变化的动态接触电阻测量与评价方法,当断路器弧触头动态接触电阻测量平均值大于450??时,处于非正常状态;在轴向上采用侵蚀前后比对的方法获得弧触头接触行程变化,将两者结合作为大容量电容器组用断路器弧触头侵蚀状态评价方法,该方法也可用于常规运行断路器弧触头侵蚀状态的评价,指导制定断路器的检修策略。

大容量发电机出口断路器在我国的制造和应用问题

大容量发电机出口是否要装断路器(GCB)在我国过去和现在都存在较大争议,如何正确应用,不同类型的机组有不同的要求。现在很多地方均在建设超临界或超超临界的大型燃煤火力发电机组,以便迅速扭转电力紧张局面。为取得较高的可靠性和经济性,都希望装设发电机出口断路器(GCB),从而使发电机出口断路器的供需矛盾扩大。文章介绍了我国大容量发电机出口断路器的应用状况及生产情况,同时对国外GCB制造技术的现状进行了介绍。指出了研发具有我国自主知识产权的大容量发电机出口断路器的必要性。

大容量快速断路器在电厂中的应用

在电抗器两侧并联大容量快速断路器,正常运行时电抗器被短接,可提高母线电压、保护灵敏度和自启动容量;短路故障时3ms内跳闸,电抗器快速串入系统,可提高母线残压,限制短路电流。

可调瞬动脱扣器的仿真设计

在可调瞬动脱扣器的设计中,弹簧初始反力矩是设计的关键和难点。从理论上分析了大容量塑壳断路器瞬动脱扣器调节工作气隙的优势,采用三维有限元非线性计算方法,计算和比较了单相和任意两相串联时的电磁吸力转矩差别,为设计弹簧反力提供了理论依据。最后通过实际验证的结果,验证了理论分析和计算的准确性。

一种双串励直流电机操动装置的研究

为研制具有自主知识产权的特大容量发电机断路器的隔离开关分合操动装置,研发了一种双串励直流电机驱动的大功率传动装置,该装置具备大扭矩输出且能够短时分合的操作能力。经试验研究结果表明,利用串励直流电机的软特性,采用双串励直流电机驱动、双蜗轮蜗杆传动、单轴输出的传动方式可以满足特大容量发电机断路器的隔离开关分合操动装置的技术要求。在保证操动装置串励直流电机输出转矩不变的情况下,通过降低串励直流电机转速可以消除因隔离开关分闸速度过快所引起的反弹现象。在控制回路中加入延时继电器,可以消除电磁离合器得电打滑的现象。

600MW汽轮发电机加装出口断路器可行性研究

出口断路器对于发电机转子的保护功效良好,能够有效的提升整个机组的稳定性,并且随着技术的提升,所生产的出口断路器性能也愈发的优良,这就刺激了国内的发电厂对于出口断路器的需求,同时这也表明我国的电力制造整体水平上升到新的阶层。根据国内600 MW汽轮发电机组的详细操作状态的研究,从节能潜力和运行稳定、安全两个方面对加装发电机出口断路器可行性进行详细分析。