快速开关及成套装置在电力系统中的应用PPT课件

随着电力系统的发展，风能、光伏等新能源大规模接入电网，主电网面临越来越大的不稳定风险。同时，用户端对电能质量的要求越来越高。因此，确保电网降低故障发生率，缩短故障发生时的持续时间，提高电网的稳定性，是电网的研究方向之一。作为电网的关键控制和保护设备，每一个电压等级开关，如果提高其分合闸速度，可以改善分合闸性能，缩短电网故障持续时间，加快恢复供电，显著提高电网的稳定性，具有很大的经济和社会价值。1、概述目前，电网中的大多数开关设备都采用弹簧操动机构，这种机构传动元件多，结构复杂，运行时间长。如采用弹簧机构真空断路器，10kV产品的开启时间为30毫秒-50毫秒，闭合时间为60毫秒-70毫秒。35kV产品的开启时间为50ms-60ms，关闭时间为70ms-80ms，分散性大。随着永磁体和新型电磁排斥技术的发展，基于其原理开发的快速断路器越来越成熟，分闸时间为3ms-5ms，合闸时间为10ms-15ms，具有更好的分合闸性能，适合未来电网的发展方向。脉冲电源领域：随着大容量触发间隙技术的发展，通流容量可达数千库仑，工作系数低，适合用作超高速合闸开关。由上述技术开发的快速开关时间比传统的机械开关短得多，技术性能好，可控性强。它不仅可以替代传统的机械开关，甚至可以替代电力电子开关进行切换，还可以形成成套的核心设备，如选相开关、故障限流器、电源快速切换装置、快速旁路装置、DC断路器等。以解决电网的快速控制和保护问题。2、快速开关、快速机械开关大容量触发间隙混合(快速机械开关触发间隙)、快速开关，技术特点：电磁机构，无脱扣机构，动作快，分散小，零件少。2，快速开关，1-法兰；2-绝缘外壳；3-防护罩；4-阳极；5-阴极；6触发极触发真空间隙，SF6触发间隙，技术特征：电脉冲触发，导通时间us，可用作快速闭合开关；工作系数低，电流容量大，绝缘恢复快。ABB混合式快速开关的原理、结构和技术特点如下：触发间隙接通后，快速机械开关切断载流，可有效降低触发间隙的电流和绝缘恢复要求。.2、快速开关，1)12kV快速真空断路器，2，快速开关，2)40.5千伏快速真空断路器，2，快速开关，3)40.5千伏快速SF6负载开关，2、快速开关，4)12kV触发真空间隙，2，快速开关，5)40.5千伏触发真空间隙，2，快速开关，6)40.5千伏F6触发间隙，3.无损故障限流器电源的成套快速开关装置和不间断开关装置。1.电力系统短路水平不断提高，发达地区电网短路水平接近最大允许水平。2.目前，主要的限流措施是安装限流电抗器。虽然短路电流可以得到有效抑制，但长期运行会造成很大的无功和有功功率损耗，严重影响电网的经济性能和非破坏性故障限流器。3.快速切换成套设备的非破坏性故障电流限制器，需求分析，典型变电站接线，串联电抗率12%，3。快速切换成套设备的非破坏性故障电流限制器，需求分析，峰值短路电流168.2kA，有效值63kA，未安装限流电抗器，峰值短路电流下降83.4kA，有效值32.74kA，已安装限流电抗器。3.快速开关成套无损故障限流器，仿真分析。3。快速切换成套无损故障限流器，技术方案研究，快速断路器开关限流电抗类型，3。快速切换成套无损故障限流器，假设三相短路发生在相电压为零时，快速断路器断开4毫秒，最大短路电流幅值149.6千安，稳态有效值为31.8千安，快速断路器开关限流电抗类型，3。快速开关成套的非破坏性故障电流限制器，快速断路器的开关限流电抗型，并且，不能限制短路电流前半波的峰值和有效值，但可以有效地限制其后短路电流的峰值和有效值。该限流器结构简单，易于实现，在对短路电流的前半波不敏感的情况下具有很高的应用价值。有问题、优点和适用场合。3.成套快速开关设备的无损故障限流器。爆炸引信通过限流电抗开关。在正常运行期间，爆炸断路器以最小的损耗传输电流。当发生短路故障时，先快速断开爆炸断路器，将电流转移到并联限流熔断器支路，再快速断开限流熔断器，将短路电流转移到限流电抗器支路。3。快速切换成套设备的非破坏性故障限流器，爆炸熔丝开关电抗器型，假设三相短路发生在A相电压零点，当短路电流达到3倍额定电流时，爆炸断路器接收信号，短路电流波形，短路电流峰值89.351kA，有效值35.44kA，电压波形，产生2倍过电压，3。快速开关成套设备的非破坏性故障电流限制器，爆炸熔丝开关限流电抗器型-过电压抑制、避雷器伏安曲线，避雷器参数：参考电压6kV，过电压抑制方法-并联避雷器，3，快速开关成套设备的非破坏性故障电流限制器。一、爆炸式熔断器开关限流电抗器型-过电压抑制、(a)不带避雷器(b)带避雷器，限流电抗器两端的电压波形由17.39kV降至9.75kV，抑制效果显著。3.快速开关成套装置的非破坏性故障限流器、爆炸熔断器开关限流电抗器式过电压抑制。避雷器电流和限流熔断器电流波形，避雷器电流逐渐上升，最大值22.9kA不影响限流熔断器工作电流的峰值，从而加快限流熔断器的电流下降速度，便于限流熔断器的开闭。避雷器分流对限流熔断器熔断的影响。用于成套快速开关设备的非破坏性故障电流限制器，3。爆炸引信开关电流类型李米(3)用于快速切换成套设备的非破坏性故障电流限制器，(3)爆炸熔丝开关电抗器类型操作和维护问题的解决方案，(4)、(5)、(5)、(6)、(7)、(8)、(8)、(8)、(9)、(8)、(9)、(9)、(9)、(9)、(8)、(9)、(9)、(9)、(8)、(9)、(9)、(8)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(8)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(8)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9)、(9爆炸式熔断器在限流过程中产生的过电压可以通过避雷器来抑制。对于爆炸式熔断器限流器的停电更换和爆炸控制等运行维护问题，高速开关限流熔断器可用于开关电抗器型非破坏性故障限流器。为了提高供电的可靠性和质量，非破坏性故障电流限制器对于快速切换成套设备、概要、关键重要负荷的用户，如中央政府部门、航空航天和军事部门、医院、石化、钢铁和煤矿等大型工业企业，采用双电源供电模式。为了实现不间断供电，通常采用快速开关器件从故障电源切换到无故障电源。3。快速切换成套不间断电源切换装置，需求分析，固态切换开关为备用电源自动切换装置，目前主电源切换装置，固态切换开关为纯电力电子固态切换开关电力电子断路器，3。不间断电源切换装置为快速切换成套、需求分析、备用自动切换装置，备用自动切换装置采用传统机械开关，切换时间长达1s。当两个电源之间的相位差比较大时，很容易造成大的冲击电流，对负载造成严重的损害。3.快速切换成套设备的不间断电源切换装置，需求分析，纯电力电子固态开关，纯电力电子固态开关，通流损失大，发热严重，需要专用冷却设备，运行维护成本高，不利于大规模推广。3.快速切换成套不间断电源切换装置，需求分析，混合固态切换开关拓扑图，3。用于快速切换成套、需求分析的不间断电源切换装置，固态切换开关中功率电子阀的绝缘水平考虑成本，功率电子阀的技术参数低，运行可靠性低。例如，对于混合固态开关，端子之间的绝缘水平低于机械开关的断裂，需要采取过压保护措施。混合固态开关的总开关时间受到机械开关的打开和闭合时间的限制。(3)不间断电源切换装置用于快速切换成套设备，需求分析，随着配电网快速机械切换技术的快速发展，开通时间可小于5毫秒，关闭时间可小于10毫秒；用快速机械开关构成机械电源快速切换开关，可在20毫秒内完成电源切换，相当于大多数功率敏感负载的不间断电源切换。与固态开关相比，本发明结构简单、成本低、可靠性高、维护成本低，更适合推广应用。对于单个敏感负载，不间断电源开关设备的应用拓扑如图所示。在图中，CB1和CB2都是快速开关。该方案的电源配置和开关成本相对较高。对于大容量、多敏感负荷的企业和电网用户，应用C1、C2和C3的拓扑图中的不间断电源开关装置都是快速开关，操作更加灵活，成本低，可靠性高。3、不间断电源切换装置快速切换成套技术方案研究，负载侧短路快速隔离功能电源侧短路快速切换功能电源电压缺陷和失电快速切换，需要三种切换功能，技术方案研究，3、不间断电源切换装置快速切换成套，快速机械开关开启时间：3ms，关闭时间：10ms；快速混合开关的开启时间为3毫秒，闭合时间为0.1毫秒，负载侧短路快速隔离功能点D1短路，单独运行，并联运行，隔离时间20毫秒。快速开关成套装置的电源不间断开关装置，技术方案研究，电源侧短路快速开关功能点D2短路、单独运行、并联运行，仅使用快速开关，开关时间30毫秒使用快速开关并联触发间隙 22毫秒3。快速切换成套设备不间断电源切换装置技术方案研究。控制器实时检测两个总线电压、两个输入线路电流和两个总线电压之间的相角差。当备用电源电压或备用电源电压与工作电源电压之间的相角差不满足快速切换条件时，切换被阻断。当工作电源电压有缺陷(超过130%额定值或低于75%额定值)时，切换程序开始。当工作电源断电时，总线电压降低到高灵敏度设备正常运行所需的最低电压，然后开始切换程序。3、快速切换电源电压缺陷和功率损耗，不间断电源切换装置快速切换成套技术方案研究，快速切换电源电压缺陷和功率损耗-工作电源功率损耗，单独运行，并联运行，仅使用快速开关，切换时间25毫秒，并联触发间隙17毫秒使用快速开关，3，快速切换成套不间断电源切换装置，技术方案研究，表112千伏不间断电源开关设备技术指标，3。快速切换成套不间断电源切换装置，技术方案研究。不间断电源开关装置需要3个主要开关功能：负载侧短路快速隔离功能、电源侧短路快速开关功能、电源电压缺陷和功率损耗快速开关功能，并给出了各功能独立运行和并联运行的开关方案。提出了不间断电源切换装置不同功能切换时间的技术指标。3.对成套快速开关设备中的不间断电源开关设备进行了总结。4.总结与展望。快速开关应包括三种类型：快速机械开关、大容量触发间隙和快速混合开关(快速机械开关与大容量触发间隙并联)。该快速开关运行时间快，可控性强，开关性能好，成本低，不仅可以替代传统的机械开关。即使取代电力电子开关进行切换，也可以作为核心设备配套使用，如选相开关、故障限流器、电源快速切换装置、快速旁路装置、DC断路器等。解决了电网中长期存在的许多快速控制和保护问题，具有显著的技术经济优势和广阔的应用前景。随着电网的发展，迫切需要用快速开