相控開關(guān)國網(wǎng)匯報(bào)

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ZN□-40.5/D1250-31.5

型戶內(nèi)高壓交流真空斷路器（相控開關(guān)）開關(guān)元件部技術(shù)鑒定報(bào)告提要1國內(nèi)35kV無功補(bǔ)償概況1技術(shù)背景及應(yīng)用場合產(chǎn)品介紹試驗(yàn)情況234國內(nèi)35kV無功補(bǔ)償概況2

我國的供電系統(tǒng)中，在220kV變電站一般均設(shè)有40.5kV電容器無功補(bǔ)償支路，并聯(lián)電容器應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,可改善系統(tǒng)功率因數(shù),降低功率損耗和電壓損失。在220kV樞紐變電所的35kV系統(tǒng)投切電容器組的操作日見頻繁。國內(nèi)市場投切電容器組開關(guān)多用SF6開關(guān)，真空開關(guān)作為投切開關(guān)，相對數(shù)量少。

近年來，在國家電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量、節(jié)能減排需求的推動(dòng)下，無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展與應(yīng)用非常迅速，市場規(guī)模迅速擴(kuò)大，尤其是目前國家節(jié)能減排政策的深入推進(jìn)，將為無功補(bǔ)償提供更加廣闊的市場空間發(fā)電輸電配電用電無功補(bǔ)償概況技術(shù)背景及應(yīng)用場合3220kV變電站40.5kV電容器無功補(bǔ)償多采用SF6開關(guān)。進(jìn)口SF6開關(guān)占市場的主導(dǎo)。電弧煉鋼供電系統(tǒng)的無功補(bǔ)償開關(guān)使用、也可以用于電感器投切等多種特殊場所。

采用SF6開關(guān)存在壽命較短，投切過程中的涌流、過電壓、重燃等問題的困擾，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切，電容器組不能頻繁投切不能過零投切。影響補(bǔ)償效果也影響電容器組和開關(guān)使用壽命并且威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)SF6氣體屬于溫室氣體，環(huán)境上的應(yīng)用受到限制，進(jìn)口的SF6開關(guān)，其成本高，每臺(tái)至少在幾十萬元，價(jià)格不菲，并且壽命短。

無功補(bǔ)償概況技術(shù)背景及應(yīng)用場合4

真空開關(guān)投切電容器組時(shí)易發(fā)生重?fù)舸?，這又是真空開關(guān)一種較為明顯的缺陷。

電容器組預(yù)充電原理，用晶閘管控制在電壓峰值投切選相方式的投切電容器開關(guān)，系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、影響電容器組壽命。

采用相控真空開關(guān)技術(shù)可以很好的抑制投切過程中由于產(chǎn)生涌流和較高的過電壓，從而消除對設(shè)備和系統(tǒng)造成不利影響?？扇∠娍蛊鳎蟠蠼档头珠l電容器組的斷口重燃幾率。無功補(bǔ)償概況產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)5機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單

單穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)，直動(dòng)式傳動(dòng)，可靠性高，壽命長。相控合閘

3個(gè)永磁機(jī)構(gòu)，分、合閘角度任意可控，精度±0.5ms（9度）。合閘角度自動(dòng)跟蹤實(shí)時(shí)跟蹤修正機(jī)構(gòu)位移，在不同溫度、阻力、磨損下保障相控合閘精度。預(yù)擊穿控制通過控制合閘點(diǎn)、分閘燃弧和機(jī)構(gòu)位移，將預(yù)計(jì)穿控制在0.5ms以內(nèi)。狀態(tài)監(jiān)測獨(dú)立的監(jiān)測CPU，監(jiān)控開關(guān)狀態(tài)，記錄開關(guān)的每次分合閘參數(shù)。相控開關(guān)6一次部分：采用3相獨(dú)立機(jī)構(gòu)，直上直下傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減少中間環(huán)節(jié)避免過多的連接造成的傳動(dòng)間隙，結(jié)構(gòu)簡單，機(jī)械精度高，可靠性高，框架卯榫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，框架加工焊接精度嚴(yán)格控制，獨(dú)特的調(diào)節(jié)方式方便進(jìn)行精準(zhǔn)的超程調(diào)節(jié)。運(yùn)動(dòng)效果理想。主體元件選用長壽命滅弧室，復(fù)合絕緣形式。公司于2011.9月開始調(diào)研立項(xiàng)開發(fā)配永磁機(jī)構(gòu)投切電容器組專用開關(guān)（相控開關(guān)）。產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)相控開關(guān)7多功能單穩(wěn)態(tài)永磁機(jī)構(gòu)：雙吸合面形式分閘彈簧內(nèi)置，帶分閘限位功能長壽命的滅弧室。連鎖完善可以與KYN61柜配合應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計(jì)特點(diǎn)相控開關(guān)8投切策略為，A相、C相同時(shí)動(dòng)作，關(guān)合在A、C相相對過零點(diǎn)，過5ms關(guān)合B相。系統(tǒng)簡圖仿真相控合閘圖相控合閘不共地系統(tǒng)投切電容器試驗(yàn)站系統(tǒng)圖試驗(yàn)站介紹：蘇州試驗(yàn)站容性電流開合試驗(yàn)回路（三相回路）9蘇州相控投切電容器試驗(yàn)10蘇州相控投切電容器試驗(yàn)現(xiàn)場照片11開關(guān)0度合閘，合閘時(shí)無涌流。開關(guān)60度合閘，14kA涌流。蘇州相控投切電容器試驗(yàn)試驗(yàn)波形12BC2

400A

80次COBC1

40~160A

24次OBC2

800A

88次CO無重燃和重?fù)舸?，無NSDD。蘇州相控投切電容器試驗(yàn)試驗(yàn)報(bào)告13無重?fù)舸┓治鲋饕蛩?4相控合閘（低涌流）開關(guān)設(shè)定為0度合閘，但A、C相合閘過程中產(chǎn)生預(yù)計(jì)穿，合閘涌流16.2kA。預(yù)擊穿和高頻涌流共同造成滅弧室觸頭拉毛，導(dǎo)致分閘時(shí)重?fù)舸?。開關(guān)設(shè)定為0度合閘，無預(yù)擊穿。涌流的影響15合理控制開關(guān)合閘速度合閘點(diǎn)后移，0后0.5ms不能在電壓較高的時(shí)刻產(chǎn)生預(yù)擊穿。預(yù)擊穿控制預(yù)擊穿的影響16

C2級滅弧室絕緣設(shè)計(jì)：適當(dāng)提高工頻、沖擊耐壓水平；提高屏蔽系統(tǒng)對電極的絕緣水平確定各型產(chǎn)品的耐壓標(biāo)準(zhǔn)；

C2級滅弧室絕緣設(shè)計(jì)：滅弧室內(nèi)部電場設(shè)計(jì)各部電場強(qiáng)度、均壓措施；零件表面的幾何突起、溝槽與凈化，材料選定；

C2級滅弧室觸頭材料：降低觸頭材料的機(jī)械強(qiáng)度，在在銅鉻系觸頭材料中添加“脆”性元素，或采用電弧熔煉法制造的觸頭。滅弧室絕緣滅弧室的影響合閘彈跳關(guān)注觸頭彈起的時(shí)間應(yīng)盡量短。（如右圖0.2ms）剛分6mm平均速度1.7m/S。分閘位移曲線平滑，無明顯掛鉤和停滯。分閘無反彈。機(jī)械特性機(jī)械特性的影響1718實(shí)時(shí)測量合閘位移曲線實(shí)時(shí)測量合閘機(jī)構(gòu)電流實(shí)時(shí)測量環(huán)境溫度

采用模糊算法在每次合閘過程中，調(diào)整對機(jī)構(gòu)電流的輸出，使得位移曲線擬合（合閘時(shí)間固定）。位移傳感器機(jī)構(gòu)電流合閘過程自動(dòng)跟蹤模糊控制：模糊控制的不同狀態(tài)合閘位移曲線未控制的不同狀態(tài)合閘位移曲線合閘過程自動(dòng)跟蹤19開關(guān)動(dòng)作情況記錄：開關(guān)接到分、合閘指令的時(shí)刻開關(guān)輔助觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)刻

3個(gè)機(jī)構(gòu)位移曲線

3個(gè)機(jī)構(gòu)電流曲線

3個(gè)儲(chǔ)能電容放電曲線一次側(cè)3電壓、3電流狀態(tài)監(jiān)測2021測試項(xiàng)目四級要求實(shí)測內(nèi)容脈沖群共/差模4000V4500V通過浪涌共/差模4000V4500V通過。振蕩波共/差模2000V2500V通過靜電8000V8000V通過測試過