真空斷路器的瞬態過電壓已有大量文獻對此進行分析與研究,不過大部分是針對電弧爐等生產設備進行的。由于光伏發電系統內通常利用LC濾波模塊對輸出電壓進行整流,而此模塊也多用于抑制電路內的瞬態響應,因此LC濾波模塊對于控制真空斷路器的瞬態過電壓是否有著積極影響對于研究光伏系統內的斷路器瞬態響應有著重要意義。完善,產品型號多樣,隨著公司的不斷發展,產品設計科學、制作精良、造型美觀,是現代電網建設的理想的配套產品,其中戶內(外)真空斷路器,隔離開關,負荷開關,氧化鋅避雷器,熔斷器,穿墻套管,絕緣子,電流互感器,高壓電力計量箱等一系列高低壓電氣產品暢銷全國各地我們以“科技興業,質量創牌,誠經營,優良服務”的企業宗旨;一直致力于追求卓越的民族電氣工業,為廣大新老用戶提供優質的產品和良好的服務而不懈努力,您的滿意始終是我們追求的目標,真誠歡迎新老朋友惠顧,共創美好未來。本文旨在研究真空斷路器的瞬態響應在光伏發電系統中造成的影響,以12kV/1 250A規格的真空斷路器為例進行測試,并重點關注光伏器件中的LC濾波機構在抑制瞬態響應中的作用。1、光伏發電系統結構本文在研究時采用的光伏發電系統等效框圖如圖1所示。其中太陽能電池板用于將太陽輻射的能量轉化為直流電勢,其具體參數及非線性特性等由生產商提供。直流電勢須經由DC/DC升壓模塊以及DC/AC逆變器轉換為合適的交流電力輸送給電氣網絡。圖中的LC濾波器主要作用是用于限制逆變器得到的交流電中的諧波失真等非線性干擾。真空斷路器利用真空作為滅弧介質以及滅弧后觸頭間的絕緣介質,得益于其高真空環境,觸頭間的介電常數是標準大氣壓下的十倍以上,因此其電流截斷能力也遠強于普通斷路器。然而正因其較強的電流截斷能力,真空斷路器在操作時易產生較高的過電壓,當電路中存在電機、變壓器、電抗器等高電感元件時,容易在這些元件兩端形成瞬態高壓,損壞電路。真空斷路器在光伏發電系統中的瞬態響應分析圖1光伏發電系統框圖2、瞬態響應測試本文在對真空斷路器的瞬態響應進行測試時,利用了一臺250kVA的配電變壓器對光伏發電系統的逆變器輸出部分進行模擬,該配電變壓器工作在0.1kV,獲得6kV電壓后,經由真空斷路器串聯至20kVA變壓器。真空斷路器采用12kV/1250A規格,簧運動機構。電壓測量部分本文采用Tektronix誖公司生產的高壓探頭配合示波器進行測量。實驗中所用到的電氣元件參數如表1所示:表1測試用電氣元件參數表真空斷路器在光伏發電系統中的瞬態響應分析3、總結通過對實驗數據的對比總結,本文得出如下結論:(1)當電路中未接入LC濾波器時對電路進行斷路測試,斷路器重燃現象頻繁發生。
1 操作人員應初步了解產品的性能及安裝調整、維護知識,對運行中問題應予以記錄,必要時通知制造廠家。 2 產品在安裝前要進行外觀檢查。觀察一下產品的絕緣套管是否有損傷,分合指示、儲能指示是否有漏裝現象,箱體是否有變形等。檢查完畢后,產品要裝在高4m以上的柱子上使用。帶隔離開關的斷路器安裝時應認真檢查隔離開關與斷路器之間的機械聯鎖裝置動作的準確性。 3 產品在投入運行前,就仔細核對各操作元件的額定電壓、額定電流與實際情況是否相符。并用機構進行操作,以檢查各種動作是否正確。 4 斷路器的各項參數在出廠檢驗時就已經調整好,用戶不必開機檢查;按要求進行耐壓試驗后,即可安裝。 5 斷路器可以單桿架設,也可以雙桿架設。斷路器應平穩、牢固地安裝在專用鋼架上。安裝示意圖見圖9。 6 產品定期進行小檢,主要檢查斷路器的動作是否正常。帶隔離開關的斷路器,隔離開關每年檢查2次,內容有檢查隔離開關與斷路器之間的機械聯鎖動作是否正常,并在活動部件注入一些潤滑脂。服務為一體的規模型企業,公司技術力量雄厚,設備配套完善,產品型號多樣,隨著公司的不斷發展,產品設計科學、制作精良、造型美觀,是現代電網建設的理想的配套產品,其中戶內(外)真空斷路器,隔離開關,負荷開關,氧化鋅避雷器,熔斷器,穿墻套管,絕緣子,電流互感器,高壓電力計量箱等一系列高低壓電氣產品暢銷全國各地我們以“科技興業,質量創牌,誠經營,優良服務”的企業宗旨;一直致力于追求卓越的民族電氣工業,為廣大新老用戶提供優質的產品和良好的服務而不懈努力,您的滿意始終是我們追求的目標,真誠歡迎新老朋友惠顧,共創美好未來。 7 斷路器底部的干燥劑為細孔硅膠,在其顏色變成淺黃時需更換。也壓開關柜中電力互感器概述互感器是一種特殊的變壓器,分為電壓互感器和電流互感器二類。電流互感器是將一次系統中的大電流,按照比例變化成適合通過儀表或繼電器等二次設備,額定電流一般為5A或1A的小電流。互感器的作用是使測量儀表、繼電器等二次與高壓設備隔離,確保人身,并能有效地避免電路中短路電流直接通過測量儀表和繼電器,使其不受大電流的沖擊而破壞,另外還可進行遠距離測量。為了確保互感器的正常運行,應進行間隔性的檢測試驗。對運行中的互感器絕緣電阻的檢測試驗一般間隔1-2年,目的是檢查其絕緣是否老化,互感器是否受潮。一次線圈用2500V搖表,二次線圈用1000V或2500V搖表搖測,非被測量相繞相應接地,測量還應考慮空氣的溫度,套管表面臟污對絕緣電阻的影響。溫度變化對絕緣電阻的影響很大,測量時應記錄下準確的溫度進行比較。對運行中的互感器的交流耐壓檢測周期一般為1-3年,試驗時二次繞組要短接。電力互感器,在高壓開關柜中是一個極其重要的一次元件,電力配電室的運行人員應在大修或交接時,按電力標準,參考上述方法去檢修和維護它。二、我國高壓開關柜的現狀在我國輸配電系統中,經過20多年的努力發展,現在我國的電力系統中高壓開關柜中幾乎全部使用SF6斷路器和真空斷路器。目前我國以40kV電壓等級為界,40kV以上高壓開關全部使用SF6斷路器,40kV以下以真空斷路器為主。可根據當地的氣候條件定期更換
分閘速度的快慢,主要取決于合閘時動觸頭彈簧和分閘彈簧的貯能大小。為了提高分閘速度,可以增加分閘彈簧的貯能量,也可以增加合閘彈簧的壓縮量,這都必然需要提高操動機構的輸出功和整機的機械強度,降低了技術經濟指標。經過多年試驗認為,10kV的真空斷路器,平均分閘速度能保證在0.95~1.2m/s比較合適。彈跳時間合閘彈跳時間是斷路器在合閘時,觸頭剛接觸開始計起,隨后產生分離,可能又接觸又分離,到其穩定接觸之間的時間。這一參數國外的標準中都沒有明確規定,1989年底能源部電力司提出真空斷路器合閘彈跳時間必須小于2ms。為什么合閘彈跳時間要小于2ms呢?主要是合閘彈跳的瞬間會引起電力系統或設備產生L.C高頻振蕩,振蕩產生的過電壓對電氣設備的絕緣可能造成傷害甚至損壞。當合閘彈跳時;同小于2ms時,不會產生較大的過電壓,設備絕緣不會受損,在關合時動靜觸頭之間也不會產生熔焊。合閘的不同期性太大容易引起合閘的彈跳,因為機構輸出的運動沖量僅由首合閘相觸頭承受。分閘的不同期性太大可能使后開相管子燃弧時間加長,降低開斷能力。合閘與分閘的不同期性一般是同時存在的,所以調好了合閘的不同期性,分閘的不同期性也就有了保證。產品中要求合分閘不同期性小于2ms。分、隨著公司的不斷發展,產品設計科學、制作精良、造型美觀,是現代電網建設的理想的配套產品,其中戶內(外)真空斷路器,隔離開關,負荷開關,氧化鋅避雷器,熔斷器,穿墻套管,絕緣子,電流互感器,高壓電力計量箱等一系列高低壓電氣產品暢銷全國各地我們以“科技興業,質量創牌,誠經營,優良服務”的企業宗旨;一直致力于追求卓越的民族電氣工業,為廣大新老用戶提供優質的產品和良好的服務而不懈努力,您的滿意始終是我們追求的目標,真誠歡迎新老朋友惠顧,共創美好未來。合閘時間是指從操動線圈的端子得電時刻計起,至三極觸頭全部合上或分離止的一段時間間隔。合、分閘線圈是按短時工作制作設計的,合閘線圈的通電時間不到100ms,分閘線圈的不到60ms。分、合閘時間一般在斷路器出廠時已調好,無須再動。當斷路器用在發電系統并在電源近端短路時,故障電流衰減較慢,若分閘時間很短,這時斷路器分斷的故障電流就可能含有較大的直流分量,開斷條件更為惡劣,這對斷路器的開斷是很不利的。所以用于發電系統的真空斷路器,其分閘時間盡可能設計長些為宜。回路電阻回路
因此如何合理的設置鐵芯以及如何合理的設計鐵芯結構成為提高真空滅弧室可靠性的關鍵。針對杯狀縱磁真空滅弧室觸頭,本文設計了兩種不同結構的鐵芯,一種是結構為環狀的鐵芯,為了減小渦流的影響,在環形鐵芯上開一個間隙為1 mm 的斷口;另一種結構為圓周方向布置的柱狀鐵芯,柱狀鐵芯相互不接觸,因此可以更好的減小渦流的影響。采用有限元分析方法對比分析了兩種不同結構鐵
芯對縱向磁場和剩余磁場以及磁場滯后時間的影響。 觸頭結構模型 文中仿真所采用的兩種不同鐵芯結構的觸頭模型如圖1 所示,觸頭杯均有4 個杯指,為了防止觸頭片上產生渦流,對應的在觸頭片上開有四個周向均勻布置的徑向直槽。觸頭外徑尺寸為78 mm,壁厚11 mm,弧柱直徑與觸頭外徑尺寸相同,柱狀鐵芯12 個,仿真模型中觸頭開距為10 mm,杯座材料為無氧銅,支撐盤材料為不銹鋼,觸頭片材觸頭在高真空中分離時,其電弧表現形式與外觀特性都與在空氣中的情形有較大區別。真空斷路器的擊穿機理目前主要有場致發射、粒撞擊和粒子交換
三種假說,在短間隙真空斷路器的相關研究中,通常由場致發射效應占主導。在觸頭斷開時刻,整個陰極表面會產生金屬蒸氣。理論上是由于觸頭分開瞬間,電流集中在觸頭表面某點上,導致金屬橋熔化且部分金屬原子發生電離。隨著觸頭開距的增大,場致發射與間隙擊穿增強,觸頭表面金屬凸點不斷溶化并向觸頭間隙補充金屬粒子。此時陰極斑點會在陰極表面形成,并有更多的高能等離子體形成并擴散至間隙內。電弧引燃后,充滿等離子體的電極間
隙變成良好導體,同時陽極開始向電弧提供粒子。在縱向磁場作用下,電弧等離子體由觸頭中心向周圍擴散,此過程會維持一段時間。對于交流真空斷路器而言,電流到達峰值后會逐漸減小,兩觸頭向等離子體提供的粒子同樣減少,此時電極間隙內主要為弧后殘存粒子,伴隨著觸頭完全斷開,殘存粒子逐漸擴散至消失,斷路器完成開斷。 真空電弧等離子體的產生過程,可以表現為觸頭開距增大、觸頭表面金屬蒸發,伴隨場致發射效應和金
屬電離,由于兩極電子、金屬離子的不斷補充,終形成電弧。在電弧等離子體的研究方面,王景、武建文等運用連續光譜法分析了電子溫度和電子密度,并討論了中頻情況下,電弧過渡及擴散兩種形態。胡上茂、姚學玲等利用RC 阻容式電荷收集器,對初始等離子體的觸發特性進行了研究。舒勝文、黃道春等通過對真空斷路器開斷過程的再研究,提出數值方針結合實驗的方法,給出開斷過程不同階段所需的數值仿真方法及關注點。趙子玉等通過C
CD 攝像技術,分析了真空電弧的重燃及抑制措施