800k V63kA罐式SF6断路器的研制

1、800k V63kA罐式SF6断路器的研制 800k V63kA罐式SF6断路器的研制 摘 要目的：为了适应市场需求，需要设计开断短路电流63kA的800kV电压等级断路器。方法：以50kA断路器结构为根底，利用有限元分析技，模拟气流场等技术对灭弧室喷口，并联电容，分合闸特性等进行改良。结论：重新设计后LW56-800断路器通过了各项型式试验验证。 关键词喷口；电容器；运动特性；机构 中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1009-914X47-0345-01 引言 西北电网经过“十一五期间的快速开展，发电机装机容量已突破1亿千瓦时， 2021年发电装机年增长22.96%。为了适应

2、跨大区输电，缓解东部用电紧张的局面，促进资源优化配置，已建成投运750kV变电站25座，线路总长10129.6公里，330kV变电站150座，线路总长21853.6公里，实现了西北主电网从330kV到750kV的历史性跨越。“十二五期间将实现750kV电网规模翻番的目标，电力外送能力将到达5500万千瓦时。断路器做为电力系统运行的重要控制与保护设备，输变电系统对其性能也提出了更高的要求。开断短路电流由50kA跃升到了63kA。开发800kV63kA断路器不仅能满足西北电网对开关设备的迫切要求，而且为国家经济的持续稳定开展提供了重要的电力保障。 1 800kV 63kA罐式SF6断路器的研制 新

3、东北电气集团高压开关研制的LW56-800罐式SF6断路器是在原有开断50kA 800kV断路器【1】的根底上，结合63kA 363kV断路器的研制经验，自主开发研制的。 1.1 断路器结构与技术参数 新型63kA断路器与原LW56-800断路器外部结构相同。两侧上部为进出线套管套管下端为电流互感器，下部为铝制密闭罐体，内部装置灭弧单元，罐体一侧安装大功率碟簧储能液压操动机构。 断路器内部结构见图1。断路器内部采用双断口结构，断口间安装均压电容，并可根据线路需要配备合闸电阻单元。操动机构通过传动部件与灭弧室和合闸电阻断口联结，实现运动部件的水平传动。 新型LW56-800罐式断路器的主要技术参

4、素见表1 1.2 断路器的改良 断路器的开断电流由50kA增加到63kA，对喷口，断口电容，运动特性等进行了相应改良，其余部件尽量采用通用化设计，使两种灭弧室中大局部零部件得以通用。 在63kA灭弧室中需要对喷口的气流通道进行改良，以便在开断大电流时，电弧触头间SF6气体具有更高的介质恢复强度。灭弧室内介质绝缘恢复特性主要取决于灭弧室内气体的压力、密度、温度、流速等参数的动态变化，可以通过对断路器开断过程中灭弧室内气流场的仿真计算，分析比拟在开断电弧过程中灭弧室内的SF6气体的瞬态分布特性，用以改良喷口形状。其气流场仿真数学模型建立在气体质量、动量、能量、守恒的根底上【1】。通过对喷口形状的改

5、良使得在不同位置开断电弧时的喷口间具有更高的气体压力和流速。 开断近区故障试验是最为困难的短路开断试验方式，近区故障开断的瞬态恢复电压是电源侧瞬态电压和线路侧瞬态电压的合成电压。近区故障开断电流对线路侧恢复电压TRV初始的上升率dU/dt具有影响， 根据GB/T 1984标准规定Z为线路波阻抗取值450【2】，I为开断电流。L90试验中，短路电流为50kA时，63kA时 适当的提高分闸速度可以保证在短燃弧开断时，断口间具有更快的介质恢复速度，同时压气缸内气体压缩速度的提高为喷口提供了更高气吹压力和气体流动速度，有利于提高断口间介质恢复强度。 LW56-800为双断口断路器，为了使断口间电压分布

6、均压，灭弧断口间布置有并联电容器。随着短路电流提高到63kA，增加并联电容的容量可以在断路器开断近区故障时，有效的降低瞬态恢复电压初期的上升率，改善断路器的开断条件。 由于断路器分闸速度的提高，整体传动环节需要重新核算强度，对传动部件就结构形状，加工工艺，材料等方面进行了优化，使其运动质量没有增加，同时可以承受更高的载荷力，并使整体具备更高的运动稳定性和耐震性。 改良后断路器的运动质量根本不变，运动特性发生变化，需要断路器操动机构提供更大的操作功进行驱动。由于原有的HDB-8型机构操作功略有缺乏，对机构的活塞拉杆，储能系统，油路，阀体等核心模块进行了改良，使机构具有更大的操动功和传动效率。储能

7、系统由就氮气储能改良为碟簧储能，从根本上消除了漏氮，储能单元受环境温度影响明显，机械特性不稳定等缺点。 2 800kV 63kA断路器型式试验验证 LW56-800 63kA断路器于2021年至2021年初在西安高压电器研究院有限责任公司和机械工业高压电器设备质量检测中心顺利通过全部型式试验工程并通过了国家级能源科学技术成果鉴定。期间不但通过了线路充电电流试验LC的C2级试验验证，并在后续试验中顺利通过了背对背电容器组开合试验的C2级试验验证，完成了试验方式1中48次O和试验方式2的120次CO试验，其中未发生重击穿。以及国网宁东换流站工程提出恢复电压试验，TRV参数值到达2100kV等难度很高的试验工程。通过试验充分验证LW56-800断路器的性能及可靠性，产品性能参数在国内同类产品中处于领先水平。 3 结语 LW56-800断路器在原有开断50kA的根底上，通过运动特性耦合，灭弧室气流场仿真、电场计算等技术进行了优化设计，使断路器短路开断电流到达63kA，具备了更稳定的容性电流开合能力。此断路器的研制成功满足了我国西北电网高