真空斷路器同步操作研究.pdf

1、為了解決真空斷路器在關(guān)合和開斷時(shí)涌流和過電壓對(duì)電力系統(tǒng)和電力設(shè)備的沖擊和破壞，出現(xiàn)了真空斷路器同步關(guān)合的概念，并出現(xiàn)了很多研究成果。但長(zhǎng)期以來，真空斷路器所配的操動(dòng)機(jī)構(gòu)都是彈簧機(jī)構(gòu)，由于同一彈簧機(jī)構(gòu)每次動(dòng)作時(shí)間的分散性很大，使得真空斷路器的同步關(guān)合和開斷的研究都局限于高壓或超高壓系統(tǒng)。由于中低壓系統(tǒng)所配的真空斷路器動(dòng)作時(shí)間相對(duì)較短，所以無法實(shí)現(xiàn)同步操作。永磁機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，解決了彈簧機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)間分散性大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易出故障部件多等缺陷，使得

2、同步操作技術(shù)的研究迅猛發(fā)展，也使得配永磁機(jī)構(gòu)的真空斷路器在中低壓系統(tǒng)中開始大量使用。
　　本文分析了預(yù)擊穿產(chǎn)生的原理和預(yù)擊穿對(duì)配永磁機(jī)構(gòu)真空斷路器實(shí)現(xiàn)同步關(guān)合的影響。通過對(duì)真空斷路器的直流實(shí)驗(yàn)，得出了直流電壓的大小與發(fā)生預(yù)擊穿時(shí)的觸發(fā)間隙的大小的關(guān)系。通過對(duì)比不同的合閘速度曲線來分析合閘速度對(duì)預(yù)擊穿的影響。對(duì)真空斷路器施加交流電源，實(shí)驗(yàn)在小角度發(fā)生預(yù)擊穿的情況，并通過施加直流小電壓在真空斷路器兩端，檢測(cè)傳感器在剛合位置時(shí)的電壓，從

3、而得到小角度發(fā)生預(yù)擊穿時(shí)準(zhǔn)確的擊穿間隙大小。在不同的電壓相位關(guān)合真空斷路器，測(cè)出在不同的交流擊穿電壓下?lián)舸╅g隙的變化情況，并找出擊穿電壓和擊穿間隙之間的關(guān)系式。根據(jù)前面的交直流實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出在電壓幅值變化率最大處（電壓零點(diǎn)）實(shí)現(xiàn)同步關(guān)合所要求的剛合速度。分析在同樣幅值的擊穿電壓時(shí)，擊穿間隙的變化情況。通過采集大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析永磁機(jī)構(gòu)合閘時(shí)間的離散對(duì)實(shí)現(xiàn)同步關(guān)合影響，并研究了實(shí)現(xiàn)同步關(guān)合時(shí)對(duì)合閘時(shí)間離散范圍的要求。
　　同步控制的

4、目的是在關(guān)合或開斷真空斷路器時(shí)，減小系統(tǒng)暫態(tài)過程中的涌流和過電壓。文中分析了在投切容性負(fù)載、并聯(lián)電抗器和變壓器時(shí)過電壓產(chǎn)生的機(jī)理，計(jì)算出在不同的負(fù)載特性下實(shí)現(xiàn)同步控制的最佳相位。研究了在投入并聯(lián)電容器組、空載變壓器、有載變壓器和有源有載變壓器時(shí)涌流產(chǎn)生原理，計(jì)算出實(shí)現(xiàn)合閘涌流最小時(shí)的最佳合閘相位。根據(jù)電力機(jī)車過分相區(qū)時(shí)運(yùn)行工況的多樣性，仿真和分析了負(fù)載阻抗大小對(duì)投入有載變壓器并實(shí)現(xiàn)同步控制的影響。以SS4型電力機(jī)車過分相區(qū)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)為

5、研究對(duì)象，分析和仿真了在變壓器二次側(cè)的電源相位與一次側(cè)電源相位不同時(shí)，選擇合適的同步合閘相位，可以減小合閘涌流。
　　研究了變壓器磁場(chǎng)特性，并對(duì)鐵芯磁化模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，以分段線性化折線來代替實(shí)際的磁滯曲線，可以簡(jiǎn)化分析和仿真過程。比較無剩磁空載變壓器和有剩磁空載變壓器在投入時(shí)的情況，總結(jié)出根據(jù)剩磁的大小和方向來選擇最佳合閘相位。還驗(yàn)證了在有剩磁情況下投入有載變壓器時(shí)負(fù)載阻抗對(duì)合閘涌流的影響不大，以便符合電力機(jī)車過分相區(qū)時(shí)的不同的運(yùn)行