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500kV直流断路器快速机械开关典型故障特性及可靠性提升方法研究 [PDF]
全球能源互联网, 2023 直流断路器是构建柔性直流电网不可或缺的关键设备。快速机械开关是直流断路器中承载电流、实现快速分合闸、耐受分闸恢复电压的核心组件，其结构复杂、动作速度快、电气应力严酷、可靠性要求高，因而设计研制难度大，任一环节出现问题均会影响直流断路器乃至柔直电网的安全可靠运行。然而，目前快速机械开关由于存在设计选型不合理、工艺管控不严格、试验考核不完善等问题，导致在实际工程应用中故障率较高。针对已应用于张北柔性直流电网试验示范工程的500 kV直流断路器，分析了直流断路器研制、调试 ...
魏争 +4 more
doaj +3 more sources
Gaoya dianqi, 2021 快速机械开关作为500 kV混合式高压直流断路器的核心部件之一,要求在2 ms内分闸,并耐受高达800 kV暂态分断电压,其2 ms内分闸耐压的速动性是混合式高压直流断路器对快速机械开关提出的核心技术要求,也考验了快速机械开关自身缓冲装置的可靠制动能力。考虑快速机械开关需满足高压直流断路器快速重合闸功能设计,传统的液压油缓冲、聚酯氨缓冲和气体缓冲均无法满足快速重合闸工况下的二次缓冲问题,文中分析了500 kV混合式高压直流断路器快速机械开关的快速分合闸、重合闸等运行工况 ...
张宁 +6 more
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Gaoya dianqi, 2021 电磁斥力机构是快速机械开关的核心部件,在快速合闸和分闸过程中巨大的电磁驱动力会给电磁斥力机构和整个机械传动系统带来强烈的瞬态冲击。针对该问题,文中对电磁斥力机构在合闸和分闸全过程中的机械特性和结构强度进行了研究。采用LS-DYNA建立快速机械开关的有限元仿真计算模型,并求解得到合闸和分闸全过程各零部件的机械运动特性和瞬态冲击强度。采用激光测距对某单断口快速机械开关进行了实验测量,得到合闸和分闸过程的时间—行程特性曲线,实验测量结果和仿真计算结果匹配良好。最后对仿真计算模型进行参数优化,从而降低合闸弹跳 ...
熊杰, 刘彬, 于海波, 刘国伟
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基于多策略粒子群算法的500 kV直流断路器用快速机械开关优化设计
Gaoya dianqi, 2022 快速机械开关作为混合式直流断路器系统的关键设备,其操动机构多选用电磁斥力机构,电磁斥力机构的磁场电场相互耦合,仅通过控制变量法难以从整体上对电磁斥力机构进行优化设计。为此,提出一种多策略改进粒子群算法,并将其应用到斥力机构的参数优化中。首先,利用Ansoft Maxwell仿真分析了电磁斥力机构的线圈盘尺寸、金属盘尺寸和放电回路参数对快速机械开关动态性能的影响,确定了主要的优化设计参数;其次,针对基本粒子群的缺陷,结合重开端及反向学习策略进行改进并验证了改进后算法的优势性;最后 ...
方春恩 +5 more
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Gaoya dianqi, 2023 针对电磁斥力机构真空快速开关的机械状态监测问题，提出了一种最大奇异值能量熵（energy entropy of maximum singular value,EEMSE）和随机森林的故障诊断方法。首先，在真空快速开关中采集振动信号，对振动信号进行改进S变换得到模矩阵，随后对该矩阵的子矩阵进行奇异值分解，再利用信息熵理论对最大奇异值求熵得到特征向量，最后将特征向量输入随机森林模型进行故障分类和诊断。与不同特征量和分类器比较后的结果表明，文中提出的真空快速开关机械故障诊断方法特征一致性好，模型诊断速度较快 ...
张宇 +6 more
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Gaoya dianqi, 2023 世界首次研制的500 kV高压直流断路器已投入运行，高速机械开关是直流断路器重要部件，对高速机械开关运行过程中机械状态准确评估，是确保直流断路器全寿命周期内长时无故障运行的关键。文中结合张北柔直工程运维需求，分析了高速机械开关单元结构特点及工作原理，并结合运行经验，确定主驱动轴松动和储能电容不足两种典型故障类型。提出了声学信号采集关键技术指标，开发设计了声学信号采集和分析系统，开展高速机械开关声学信号采集和快速分闸特性关联测试试验，基本确定声学信号适用性 ...
田阳 +4 more
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Gaoya dianqi, 2023 近年来，水平伸缩式隔离开关在电网中得到了广泛的应用，但其传动部件大多直接裸露在外，导致机械缺陷频发。目前其机械状态大多依靠人工手动操作经验判断，难以实现快速准确诊断。文中通过建立水平伸缩式隔离开关虚拟样机模型并搭建相应的试验平台，分析了其运动过程中力矩的变化趋势。对比正常状态与存在不同机械缺陷时的力矩—转角曲线，存在卡涩缺陷时合、分闸力矩均明显增大；存在平衡弹簧疲劳缺陷时分闸力矩增大但合闸力矩减小；存在动作不到位缺陷时合闸力矩末值增大或啮合阶段无典型波峰；存在三相不同期缺陷时合闸啮合阶段存在多个波峰 ...
刘宇飞, 阮江军, 周涛涛
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40.5 kV/50 kA真空开关用双层线圈式快速斥力机构驱动技术的仿真研究
Gaoya dianqi, 2023 对于高电压大开断容量的真空断路器，为了实现运动机构在长开距下的快速驱动，文中提出一种双层线圈式快速斥力机构来产生更大的电磁斥力，建立仿真模型模拟其运动特性。研究了金属盘厚度、线圈内径、线圈匝数和初始间隙等参数对快速电磁斥力机构运动特性的影响，结果表明：仿真结果与实验结果比较吻合，得出了一般性的设计指导原则。双层线圈式快速斥力机构能够快速动作，满足故障限流器快速开断电路的要求。分闸期间电磁排斥的上升时间非常短，下降时间相对较长，并且电磁排斥力的峰值很大。在此基础上，设计了一种新型排斥线圈放电电路 ...
王立军 +9 more
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500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器原理与研制 [PDF]
全球能源互联网, 2018 多端柔性直流系统在分布式能源和直流负荷接入、网络柔性互联、电能质量等方面具有显著优势，成为未来电网的重要发展趋势。为了保证多端柔性直流系统安全稳定可靠运行，需要能够在数毫秒内开断故障电流的直流断路器。本文面向张北±500 kV柔性直流电网示范工程的应用需求，开展了500 kV直流断路器原理研究与样机研制。首先，提出500 kV耦合负压换流型混合式直流断路器系统方案，给出其拓扑结构、工作原理和控制逻辑；进而，设计基于电磁斥力操动机构和电磁缓冲机构的快速机械开关 ...
张翔宇 +7 more
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Gaoya dianqi, 2020 世界规模最大的多端柔性直流配电网工程在广东珠海唐家湾成功投运,±10 kV三端口混合式直流断路器是其核心保护装置。基于电磁斥力机构的快速机械开关是该混合式直流断路器的关键部件,电磁斥力机构动作过程涉及电磁场、温度场、动力场及位移场等多场耦合,文中基于有限元方法对基于双线圈驱动斥力板和双稳态弹簧保持机构的快速机械开关进行多物理场全动态建模仿真,分析了不同线圈匝数、分闸电流与分缓电流投入时间差对开关运动特性的影响规律。分析结果表明:斥力线圈匝数过多,不利于分闸速度的快速提升,而斥力线圈匝数过少 ...
阮绵晖 +5 more
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