特高压1100kV 63kA快速接地开关的研制与应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 特高压 1100kV 63kA 快速接地开关 的研制与应用 摘 要随着中国经济建设的蓬勃 发展，对电网建设也提出了更高的要求， 电网系统的短路电流随之提高。为适应 特高压发展的要求，我公司自主研发了 1100kV 63kA 快速接地开关设备，本文 对该接地开关的结构进行详细说明，并 对其绝缘性能进行分析计算，型式试验 的顺利通过及工程的应用进一步验证了 1100kV 63kA 快速接地开关的可靠性。 中国论文网 /1/view-12788795.htm 关键词 特高压，快速接地开关， 绝缘性能，型式试验 中图分类号：TM564 文献标识 码：A 文章编号：1009-914X（2015） -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 24-0110-02 引言 晋东南-南阳- 荆门 1000kV 特高 压交流试验示范工程是我国第一条特高 压线路，2009 年已正式投入运行，当时 选用的开关设备额定短路电流水平为 50kA，这是当时全世界特高压电网的最 高参数和开关设备的最高制造水平。随 着我国经济建设及 1000kV 特高压交流 电网的不断发展，在后续工程中，短路 电流将超过 50kA，达到 60kA 甚至更高， 为了满足后续特高压工程规划的需要， 我公司于 2010 年开始研发 1100kV 63kA 快速接地开关，配电动弹簧操动 机构，并可进行手动操作。 本文所讨论的 1100kV 63kA 接地 开关是我公司自主研制的，具有自主知 识产权。本文详细介绍了 63kA 接地开 关的结构特点及主要技术参数，对其绝 缘性能进行数值仿真分析，并进行相应 的型式试验对快速接地开关进行了考核。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 1 1100kV 63kA 快速接地开关的 结构及主要技术参数 快速接地开关主要用于设备检修 期间将 GIS 主回路接地，确保设备及 人员安全；快速接地开关要求具有开合 电磁感应电流、开合静电感应电流及关 合断路器电流能力。 快速接地开关由壳体，动、静触 头，导向杆及机构等结构组成，为了可 以观察接地开关触头是否分、合到位， 在接地开关母线壳体上设置可供观察断 口用的观察窗。具体结构见图 1-2 所示。 其主要技术参数见表 1 所示。 2 1100kV 63kA 快速接地开关结 构研制 考虑到系统短路电流由 50kA 增 大到 63kA，GIS 元件耐电动稳定性和 热稳定性设计性能相对 50kA 都必须提 高。为改善其耐受动、热稳定性能，采 取如下方案： 1） 触头电动稳定性的研制 为了保证接地开关可以耐受强大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的短路电流产生的电动力的冲击，在动 触头与静触头接触的位置必须增加可靠 的定位设计。如没有定位设计，电动力 可能会使动触头产生位移，导致触头与 触指片接触不良，接触压力大幅度减小 甚至丧失，导致在短路电流热及电磁力 作用下出现严重烧蚀以致焊牢。 2） 触头热稳定性的研制 触头流过很大的短路电流时，接 触表面会出现局部材料软化以至产生接 触点局部熔疤，接触电阻下降；随着电 流进一步增大，熔化深度及面积也随之 增加，触头会被焊住，为了保证快速接 地开关可以耐受 63kA 热稳定的考核， 对触头结构进行了优化设计，将动触头 杆加粗，接触的触指片增多，加强通流 能力。 3 1100kV 63kA 快速接地开关绝 缘性能分析 采用专业的有限元分析软件 ANSYS 对 1100kV 63kA 快速接地开关 的绝缘性能进行分析计算，由于快速接 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 地开关为非轴对称结构，因此对其进行 三维建模分析。本文电场对应的边值问 题为： 在 ANSYS 软件中建立模型，计 算结果见图 3 所示。1100kV 63kA 快速 接地开关最低功能压力为 0.4MPa，该 压力下 SF6 气体间隙许用场强值及计算 结果汇总见表 2 所示。 通过与许用场强对比可知，特高 压 1100kV 63kA 快速接地开关绝缘性能 安全可靠，并具有较大的安全裕度。 4. 1100kV 63kA 快速接地开关型 式试验验证 特高压 1100kV 63kA 快速接地开 关在国家高压电器质量监督检验中心和 机械工业高压电器设备质量检测中心进 行了全部型式试验，试验结果完全符合 产品技术条件和相关国家标准的规定， 具体试验布置见图 4 所示。 5.实际工程应用 目前，该特高压 1100kV 63kA 快 速接地开关应用于特高压浙北工程及扩 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 建工程中，已经顺利通过全部现场试验， 并已并网运行，运行情况良好。 6.结论 新东北电气集团自主研发的 1100kV 63kA 快速接地开关，通过对其 结构设计特点及绝缘性能分析等相关研 究表明： （1）快速接地开关的结构设计 满足 63kA 短路电流的要求及特高压工 程的实际需要； （2）有限元仿真分析计算结果 小于最低功能压力下 SF6 气体间隙的许 用场强值，因此快速接地开关绝缘性能 安全可靠，并具有