真空IVS在自动过分相的应用.ppt

Gu,智能真空开关在电力机车地面自动过分相的应用,陕西宝光真空电器股份有限公司顾丕骥,Gu,电力机车地面自动过分相示意图,A,N,B,Gu,在京沪高速铁路系统优化研究一书中张曙光对智能真空开关提出的主要技术要求P63等页,具有较长的寿命和较高的可靠性；实现免维修、免维护开断时的截流过电压及（必要时的）防护采用相控合闸技术，抑制合闸过电压和涌流要求极短的失电时间适应复合制动、再生制动优先的制动模式,智能真空负荷开关的操作IVS1关合工况简单IVS1开断关注截流过电压IVS2关合关注关合过电压和涌流IVS2开断工况简单,Gu,IVS2关合时的机电过程示意图,关合过电压取决于预击穿时的系统电压相位角；关合时的涌流取决于触头金属短接时系统电压相位角。采用适宜的关合策略，可以使过压和涌流都控制在令人满意的水平。如果发生合闸弹跳，不但关合涌流不可控，还会因多次预击穿，使过电压变得复杂。,Gu,真空开关关合无载变压器时触头闭合过程中的预击穿振荡频率,左图是单相电感负载的简化图，图中电容均用集中电容代替，忽略所有电阻。简化后共有电感和电容元件7个。在开关开合过程中将产生十几种频率，其中的5个主要频率，3个发生在开关S预击穿和随后的金属短接时，2个发生在开关S开断时。,Gu,真空开关关合无载变压器时因预击穿产生的三个主要振荡频率（之一）:fp1,开关关合时的第一振荡频率，系开关S触头击穿后开关两极间电容放电产生的振荡，由于电感为微亨、电容为皮法数量级，故其频率极高，可达兆赫以上。其值为：,Gu,真空开关关合无载变压器时因预击穿产生的三个主要振荡频率（之二）:fp2,开关关合时的第二振荡频率，开关S触头间隙击穿后首先出现的是第一振荡频率，接着由于Cs、Ct上电压不同，通过开关联线电感及开关间隙放电，引起第二振荡。由于Cs、Ct较大，fp2比fp1要低得多，通常在几百千赫范围。其值为：,Gu,真空开关关合无载变压器时因预击穿产生产生的三个主要振荡频率（之三）:fp3,开关触头间隙击穿后，还会产生主电路振荡，频率为fm，其值为：,当LtLs时，有：,Gu,真空开关关合无载变压器时的预击穿引起的振荡电流与过电压,fp1数兆赫；将流过振荡电流数千周波fp2几百千赫；将流过振荡电流几百周波fm几千/几十千赫；将流过振荡电流几十周波,如果高频电流不被开断,Gu,真空开关关合无载变压器时预击穿后高频熄弧产生的主要振荡频率:fh,真空开关触头间隙一旦击穿，就有高频电流流经开关S，这一高频电流被开断瞬间，电容Ct两端的电压为u，并开始经由Lt放电，直至开关S的断口再次被击穿，放电时其频率为fh：,Gu,单相变压器关合过程中实测的关合波形/预击穿波形展开,预击穿电流和电压波形：不同频率的基波叠加若干谐波，由于高频电流被开断的原因，波形的前沿和后沿的宽度因频率不同而不同。,Gu,单相变压器关合过程中实测的预击穿、涌流和弹跳示波图,在系统电压0时关合，无过电压，涌流大,Gu,对地面自动过分相负荷开关的主要技术要求,寿命达到1020万次、使用期（真空寿命）为20年；高可靠，免维修、少维护；合分闸时间不大于50ms；具备相控操作功能：IVS应该具有完美的合分闸特性曲线，精确的合分闸时间，并彻底消除合闸弹跳；相控合闸的时间精度应满足0.5ms的要求，并在寿命期内保持不变；根据不同的负载特性，制定出最佳的关合程序，在无过压/过流吸收装置的条件下，过电压不大于额定电压的1.5倍，涌流不大于额定电流，以从根本上解决电力机车在过分相时的过电压和涌流；可实时、实地显示各项有关参数；必要时可完成对开关状态参数(发热、绝缘、机械特性等)采集、处理、存储与发送，应能给出诊断结果，以满足在线检测和状态检修的要求；实现数字化、网络化：IVS应具备适宜的接口，考虑满足IEC61850和电气化铁道的相关标准要求，可方便地经由网络传输数据。,Gu,在国家科技支撑计划“高速列车牵引供电技术项目”中宝光承担的七项任务：,任务1-7自动过分相系统切换时电流电压动态变化的模拟试验任务1-8：自动过分相智能相控负荷开关研制任务1-9：单极断路器研制任务1-10：相控负荷开关用真空灭弧室研制任务1-11：单极真空断路器用真空灭弧室的研制任务1-15：负荷开关和断路器测试和试验方法研究任务2-9：大电流真空灭弧室的研究,Gu,我们的目标：自动过分相智能相控负荷开关AVS-开创世界领先水平,明电舍VBBD1,东芝VSW-30MS,宝光ZN-27.5D1998年投运,Gu,智能真空开关与众不同的设计特点,灭弧室、机械传动系统、永磁机构垂直配置性能优异的智能永磁操动机构高度智能化的控制单元，带电源适配器、液晶显示屏、数字接口,控制单元外置,控制单元内置,Gu,智能真空开关的总体设计,真空灭弧室智能操动系统开关本体,Gu,智能真空开关的智能操动系统,Gu,智能操动系统的特点,无锁扣，无拐臂，运动便捷，传动效率高，磨损小微机控制运动全过程，可以获得理想的机械特性曲线，合闸无弹跳，分、合闸时间短输入指令、输出信息数字化，便于网络传输；具备相控操作条件和关合相位角自动跟踪功能,Gu,电寿命和机械寿命的验证,开断额定电流6万次后的AVS型真空开关与常规电寿命试验断路器触头表面实物解剖照片比对,6万次额定电流开断的IVS触头烧损,50次额定断路电流开断的常规开关触头烧损,Gu,宝光的产业链（一）：真空灭弧室,2007年第200万只真空灭弧室下线2009年产销量超过32万只，与国内第二名的差距超过10万只2010年（除2月份外）月产销量不低于3.5万只,Gu,宝光的产业链（二）：真空开关2009年中国本土品牌产销量第一,Gu,宝光的产业链（三）：真空开关设备品种齐全，包括27.5kV单极断路器柜,Gu,努力开创世界先进水平,智能真空负荷开关除具备常规开关的全部性能指标，同时还具有：10万次以上的寿命，高可靠、免维修、少维护具有相控合闸和合闸相位角精度误差自动修正功能，确保寿命期内相控精度不变具有性能优异的电源技术，适应各类供电电源；具有开关运行参数记录功能和内部数据记录存储功能，对偏离出厂调试值时自适应修正或报警具有必要的参数设置功能，可由液晶屏显示各项参数能够判定出能电容容量变化并给出失效预报（必要时）设置适宜的网络接口,Gu,结语,我国首创的应用智能真空开关IVS在电气化铁道电力机车地面自动过分相的应用，对于发展具有自主知识产权的牵引供电技术、开创世界先进水平具有十分重要的意义。5年多的应用表明这项技术具有明显技术优势和实用意义，但我们应该清醒地看到要开创世界先进水平，在保有技术先进性的同时，还要特别关注可靠性；同时对于开关智能化来说，也还有更多的工作