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DQZHAN技術(shù)訊：特高壓輸變電中必不可少的電氣設(shè)備——斷路器

特高壓斷路器電壓高，短路開斷電流大，直流分量衰減時間常數(shù)達(dá)120ms，開斷困難；需建立等效實(shí)際開斷工況的試驗(yàn)回路，對開斷試驗(yàn)提出了更高要求，需要開展絕緣、短路開斷和試驗(yàn)技術(shù)研究。國內(nèi)對斷路器的絕緣性能、開斷能力和試驗(yàn)技術(shù)等開展了深入研究，研制出雙斷口/四斷口、開斷能力63kA的特高壓斷路器。

 1）絕緣性能。根據(jù)斷路器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，結(jié)合SF6、環(huán)氧樹脂、陶瓷等材質(zhì)不同介電常數(shù)，建立了電場仿真模型，對絕緣特性進(jìn)行了分析計(jì)算。滅弧室斷口的計(jì)算條件為一端施加2400kV雷電沖擊電壓，另一端施加反極性峰值為635kV的工頻電壓，即900kV，這是*為苛刻的條件。根據(jù)電場要求對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，試驗(yàn)驗(yàn)證滿足了絕緣要求。

 2）開斷能力。在開斷能力50kA斷路器的基礎(chǔ)上，對滅弧室結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。綜合考慮分閘速度、壓氣室容積、噴口形狀及開斷電流等條件的影響，對斷路器開斷63kA短路電流過程中的氣體壓力進(jìn)行了仿真計(jì)算分析，壓氣室和噴口處獲得了較高的、理想的氣壓。通過斷路器樣機(jī)進(jìn)行的性能驗(yàn)證試驗(yàn)，對分閘速度、燃弧時間、燃弧區(qū)間、預(yù)擊穿時間等參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。型式試驗(yàn)結(jié)果表明，研制的特高壓斷路器具有優(yōu)越的大短路電流開斷能力。

 3）操動機(jī)構(gòu)。特高壓斷路器采用大功率液壓操動機(jī)構(gòu)，對操作特性及穩(wěn)定性提出了很高要求。在開斷能力50kA的特高壓斷路器用液壓機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，按照模塊化設(shè)計(jì)，增大機(jī)構(gòu)輸出功率，采用大流量快動閥、集成式多級緩沖系統(tǒng)及格來圈、斯特封形式的密封結(jié)構(gòu)，通過優(yōu)化各結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得了優(yōu)異的機(jī)械特性，同時具有操作速度可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。

 4）短路開斷試驗(yàn)技術(shù)。我國特高壓斷路器的短路開斷試驗(yàn)采用電流引入合成試驗(yàn)方法，試驗(yàn)時適當(dāng)調(diào)整電壓源的引入電流和頻率以滿足零區(qū)考核等價性的要求。當(dāng)額定電壓高于800kV時，電流引入法的試驗(yàn)設(shè)備達(dá)到極限，不能滿足特高壓斷路器的整極試驗(yàn)要求。為此，提出了一種“三回路法”的合成試驗(yàn)回路。

 在大電流階段，通過試品的電流由電流源提供，過零開斷前適當(dāng)時刻第1套電壓回路投入，被試斷路器中流過由電流源和第1套電壓回路共同提供的電流；試品過零開斷后，由第1套電壓回路在斷路器一端提供TRV起始的部分，在此TRV上升到一定階段時，第2套電壓回路投入，同時施加在斷路器另一端與外殼，兩套電壓回路的電壓疊加，共同構(gòu)成施加在試品兩端的恢復(fù)電壓，且滿足對殼體的全電壓考核；回路切換中，應(yīng)確保電流零區(qū)的等價性要求。“三回路法”合成試驗(yàn)回路等價性好、**性高，成功完成了1100kV斷路器的T100s和T100a的整機(jī)開斷試驗(yàn)。