不同负荷下SF6高压断路器最佳开断速度特性的研究

This project aims at the purpose of practical application and investigates the best breaking velocity characteristics of SF6 high voltage circuit breaker under different loads on the basis of a single-phase 126kV SF6 self-blast and puffer circuit breaker. This project applies a method of motor direct drive high voltage circuit breaker, through establishing the simulation model calculation and the circuit breaker prototype test, researches what kind of opening velocity characteristic should be chosen to break the circuit breaker under the conditions of the current, voltage, phase difference and the different load characteristics, such as under the rated short current, load current, small current, capacitive load, inductive load during the opening operation of circuit breaker. For example, under small current or no-load , a low opening velocity characteristic is chosen to operate circuit breaker breaking, and under the short current ,a high opening velocity characteristic is chosen to operate circuit breaker breaking. In guarantee of the premise of the reliable breaking, using a best breaking velocity characteristics to operate the circuit breaker , the mechanical impact force and mechanical components wear of circuit breaker will be reduced during the opening operation of circuit breaker, in order to obtain the best breaking effect of the electrical and mechanical properties of circuit breaker breaking. By the application of this technique, the SF6 high voltage circuit breaker working in the frequent operation mostly works in low opening speed , the mechanical fault can be reduced and the operation reliability of circuit breaker is improved. This technique improves the service life of circuit breaker, and realizes the intelligent operation of SF6 high voltage circuit breaker.

本项目针对一种单相自能压气式的126kV SF6断路器，进行SF6高压断路器不同负荷下最佳开断速度特性的研究。应用一种电动机直接驱动高压断路器的方法，通过建立仿真模型计算和断路器样机试验，研究SF6断路器分闸操作时，根据当时通过电流电压和相位的不同负荷工况下，如在额定短路电流、负荷电流、小电流、容性负载、感性负载等，应该选择什么样的分闸速度特性操作断路器。例如在小电流或无载时以较低的分闸速度操作，而在短路故障时以较高的分闸速度操作。在保证可靠开断的前提下，用最佳的开断速度特性操作断路器，以减轻断路器在分闸操作时的机械撞击力和机械部件的磨损，获得开断过程中电气和机械性能上的最佳开断效果。 本项技术的应用，使得操作频繁的SF6高压断路器实际的分闸操作多数是在速度较低的情况下进行，可减少断路器的机械故障和提高运行可靠性，提高断路器的工作寿命，实现SF6高压断路器的智能化运行。

目前，广泛应用在电力系统中的SF6高压断路器都是按开断额定短路电流设计制造的，在产品型式试验时，要求通过100% 额定短路电流的开断试验。统计电力系统的实际运行数据和分析断路器现场运行经验可知，高压断路器在电网运行中，工作状态有多种情况，如有无载、额定负载、短路故障等情况。断路器在不同情况下开断操作时，通过断路器的电流和恢复电压的参数不同，断路器所需开断能力不相同。但当前的SF6高压断路器都是以单一的运动特性操作断路器分闸，使得在开断额定电流时很容易开断成功，并且有较大的开断裕度。特别是对于工作在频繁操作的断路器，用开断100% 额定短路电流的能力开断额定电流或进行空载分闸，每次操作都产生很强的机械部件的机械碰撞，对断路器的使用寿命和运行可靠性极为不利。本项目通过建模仿真计算和样机的试验测量，针对126kV SF6断路器，进行不同负荷下最佳开断速度特性的研究。本项目试验样机是应用一种电动机直接驱动高压断路器的方法，运用电动机的侍服控制技术，实现了高压断路器的操作过程中的机械运动特性智能控制，按照需求实现了高压断路器的快速和慢速的分合闸运动。研究了SF6断路器分闸操作时，根据通过的电流和恢复电压的不同负荷工况，如在额定短路电流、负荷电流、小电流情况等，不同的分闸运动特性操作断路器的开断电流的特性。.本项目采用了电动机直接驱动SF6高压断路器技术，通过在不同负荷下SF6高压断路器以最佳开断速度特性驱动高压断路器运动，以实现126kV等级SF6高压断路器的运动侍服控制，使得SF6高压断路器实际的分闸操作多数是在速度较低的情况下进行，可以减少高压断路器的触头的燃弧时间和机械撞击，提高断路器的机械及电气寿命，减少断路器的机械故障和提高运行可靠性，实现SF6高压断路器的智能化运行。