同步真空開關的相關理論及其應用研究.pdf

1、本文在同步真空開關的相關理論及其在故障電流同步分斷和并聯(lián)電容器組同步投切應用方面進行了比較系統(tǒng)深入的研究,推動同步真空開關在我國電力系統(tǒng)中的應用.本文首先在比較中壓系統(tǒng)傳統(tǒng)的彈簧機構和電磁操動機構的基礎上,對基于永磁操動機構和電子控制的真空開關的控制特性、控制精度和可靠性進行了分析.本文對真空開關同步開斷特有的短真空間隙的介質恢復進行理論分析,應用金屬蒸汽密度模型和不同的間隙邊界條件,得到了燃弧時間和觸頭開距與金屬蒸汽密度和介質恢復時間

2、的關系;分析結果表明短燃弧時間可以減少燃弧期間輸入觸頭系統(tǒng)的電弧能量,有利于縮短真空間隙的介質恢復時間,減少開關觸頭的電磨損.參考國外研究結果,通過開斷試驗得到商用12kV/25kA真空開關開斷額定短路電流不發(fā)生重燃對應的臨界燃弧時間為2.5ms,臨界開距為3.2mm,為真空開關同步分斷的控制系統(tǒng)設計提供實驗依據.在實現(xiàn)短路電流同步分斷時,要求控制系統(tǒng)對故障電流進行準確檢測、對故障相作出快速判斷、及時給出分閘觸發(fā)信號.為了保證故障電流下

3、的測量準確度,本文設計了一種新型的印制電路板(PCB)羅哥夫斯基電流傳感器檢測故障電流,并對傳感器的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特性進行了測量和仿真分析,結果表明PCB羅哥夫斯基電流傳感器滿足故障電流快速、準確檢測的要求.在故障判斷方面,本文采用了基于暫態(tài)分量快速檢測系統(tǒng)故障的方法,并對設計的故障快速檢測單元的暫態(tài)特性進行仿真分析,所設計的故障檢測單元能夠在故障發(fā)生后1 ms內判斷故障的出現(xiàn),滿足故障電流同步分斷的要求.本文分析了電力系統(tǒng)三相電容器組的連

4、接方式和參考信號的選擇對電容器組同步投切策略的影響,并給出了相應的并聯(lián)電容器組同步關合和同步切除策略.本文提出了用FIR數(shù)字濾波器提取參考信號零點的方法,仿真和實驗結果表明參考信號零點檢測誤差小于0.1 ms.控制電壓、環(huán)境溫度變化和開關磨損、老化是造成開關操作時間變化的主要因素,本文采用自適應補償算法減少開關操作時間變化產生的同步控制誤差,并實現(xiàn)開關實際操作時間的預測.開關預擊穿和操作時間的變化使得電容器的投入并不出現(xiàn)在電壓零點時刻,