中文名 | 混合式直流斷路器 | 外文名 | Hybrid Circuit Breaker for DC-Application |
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優(yōu)????點(diǎn) | 降低檢修難度 | 學(xué)????科 | 電力輸送 |
背????景 | 直流輸電日益重視 | 拓????撲 | 強(qiáng)迫換流、半導(dǎo)體、避雷器支路 |
本拓?fù)淇梢源_保機(jī)械開關(guān)無(wú)弧分開。與以往的直流斷路器不同,一個(gè)二極管D1被引入到機(jī)械開關(guān)支路以防止強(qiáng)迫換流后再出現(xiàn)反向電流。通過(guò)設(shè)計(jì),只要確保T1觸發(fā)后一段時(shí)間后電感電流反向,即可實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)電流在強(qiáng)迫換流后依然維持為零。
在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中,由于本斷路器的主支路中不包含可控型電力電子器件,即使斷路器半導(dǎo)體門極突然失電,例如斷路器送能系統(tǒng)臨時(shí)故障,本斷路器可維持電流通路,不會(huì)立刻對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行造成影響,因此可采取措施,例如將斷路器整體旁路并隔離出系統(tǒng),在不影響正常供電情況下,實(shí)現(xiàn)斷路器退出檢修。
直流斷路器拓?fù)淙鐖D4所示,該拓?fù)浒?條電流支流,即強(qiáng)迫換流支路、半導(dǎo)體支路和避雷器支路。
該拓?fù)淇珊?jiǎn)單實(shí)現(xiàn)快速機(jī)械開關(guān)的快速無(wú)弧分?jǐn)?。本拓?fù)湓诳焖匍_關(guān)支路中引入了一個(gè)可以防止電流反向的二極管D1.
斷路器的強(qiáng)迫換流支路可以在半導(dǎo)體失去門極供電的情況下維持通路,因此即使斷路器的半導(dǎo)體門極突然出現(xiàn)失電,直流電網(wǎng)也不會(huì)出現(xiàn)供電中斷。
在正常情況下,直流電網(wǎng)電流iG流過(guò)機(jī)械開關(guān)支路,如圖5所示。換流電容Cc需預(yù)先充電。換流電容Cc電壓極性如圖5所示,晶閘管T1通常處于關(guān)斷狀態(tài),此時(shí)系統(tǒng)電流流經(jīng)二極管D1、換流電感Lc和快速機(jī)械開關(guān)S1,T2支路無(wú)電流通過(guò)。
當(dāng)直流短路故障發(fā)生,系統(tǒng)電流iG迅速上升。當(dāng)系統(tǒng)電流超過(guò)了檢測(cè)閡值Idet,則同時(shí)觸發(fā)晶閘管T1和全控型半導(dǎo)體T2,系統(tǒng)電流由電感立刻轉(zhuǎn)移至電容CC,此時(shí)流過(guò)LC的電流逐步減小,流過(guò)電容CC的電流逐步增大,電容CC的電壓也隨之逐步減小。此時(shí),由于T2支路承受反壓,因此沒有電流流過(guò),過(guò)程如圖6所示。
預(yù)充電電容Cc的能量需足以使T1開通后T/4時(shí)刻之前電感電流反向,即當(dāng)電感Lc的電流降至零時(shí),電容Cc依然有正向電壓存在并繼續(xù)對(duì)電感放電,電感Lc的電流過(guò)零后開始反向增長(zhǎng),當(dāng)換流電容電壓Uc反向并大于半導(dǎo)體支路器件導(dǎo)通壓降時(shí),系統(tǒng)電流被強(qiáng)迫轉(zhuǎn)移至半導(dǎo)體支路。與此同時(shí),電容Cc由于電感電流充電從而電壓極性發(fā)生改變,如圖7所示。由于二極管D1的存在,反向電感電流不會(huì)流過(guò)機(jī)械開關(guān),從而保持機(jī)械開關(guān)電流為0。此時(shí)機(jī)械開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)迅速無(wú)弧分?jǐn)唷?
隨后電感電流iL下降到0,晶閘管承受反向電壓自然關(guān)斷。當(dāng)機(jī)械開關(guān)完全分開時(shí),立刻關(guān)斷T2。系統(tǒng)電流隨之從半導(dǎo)體支路被強(qiáng)迫轉(zhuǎn)移至避雷器支路。當(dāng)直流斷路器電壓UC超過(guò)系統(tǒng)電壓,故障電流開始下降,最終故障電流的電磁能量被壓敏電阻或熱容更大的避雷器所消耗。
換流回路可按照以下方法設(shè)計(jì):先設(shè)計(jì)電感,為了減少換流過(guò)程所需能量,電感Lc電感值應(yīng)盡量小,如微亨級(jí);然后設(shè)定換流時(shí)間以及電流動(dòng)作閾值,進(jìn)而得到回路電流下降到零的變化率,估算電容電壓初始值。
基于設(shè)定的換流時(shí)間和電感值,利用LC振蕩回路計(jì)算電容容值Cc,為確保機(jī)械開關(guān)無(wú)弧分?jǐn)?,LC回路需在T1觸發(fā)后設(shè)定換流時(shí)間內(nèi),電感電流發(fā)生反向,假設(shè)設(shè)定換流時(shí)間為t1,需滿足上式進(jìn)而得到電容取值。
通過(guò)以上方法初步得到設(shè)計(jì)參數(shù)如下:電感Lc、電容初始電壓Uco、電容值Cc,再將以上參數(shù)代入仿真模型加以驗(yàn)證。
在中壓或高壓應(yīng)用場(chǎng)合,半導(dǎo)體支路由若干個(gè)串聯(lián)的半導(dǎo)體組成。IGBT一般可關(guān)斷自身4倍的額定電流,因此非常適用于大故障電流分?jǐn)鄨?chǎng)合。由于IGBT自身存在反向二極管,因此半導(dǎo)體支路需要二極管與IGBT串聯(lián),如圖8所示。
本拓?fù)渲绷鲾嗦菲餍枰粋€(gè)預(yù)充電電容,可選擇如下若干電容預(yù)充電方法:
1) DC/DC變換器:采用DC/DC變換器從直流電網(wǎng)獲取能量。如圖9所示,隔離型DC/DC變換器輸入端連接直流母線,輸出端為直流斷路器電容供電。此種方法適用于低壓直流系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合。
2)激光送能:在高壓直流輸電應(yīng)用場(chǎng)合,由于直流電網(wǎng)電壓很高,幾乎沒有可能從直流電網(wǎng)直接獲取能量,此時(shí)可以采用激光送能的方法為電容預(yù)先充電。充電原理如圖10所示,光電池組為斷路器電容提供充電電源。
直流輸配電技術(shù)與交流輸配電不同,具有損耗低,不產(chǎn)生無(wú)功功率,諧波小等顯著優(yōu)點(diǎn),因此直流輸電已經(jīng)用于(超、特)高壓遠(yuǎn)距離輸電等場(chǎng)合。此外,直流網(wǎng)絡(luò)也被應(yīng)用于多端直流網(wǎng)絡(luò)、分布式直流發(fā)電及直流微電網(wǎng)等場(chǎng)合。
隨著海上風(fēng)電的快速發(fā)展,迫切需要解決大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)難題,直流輸電技術(shù)為風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)提供了有效的解決方案。隨著基于電壓源換流器的柔性直流輸電技術(shù)的快速發(fā)展,使構(gòu)建連接多個(gè)換流站的多端直流系統(tǒng)成為可能。
此外,基于分布式清潔能源的直流微電網(wǎng)在城鄉(xiāng)供電、備用電源、商用供電等方面也在逐步推廣應(yīng)用,直流微電網(wǎng)為分布式能源(distributedenergy resources , DER)提供了高效接入方案與能量輸出方式。
直流電網(wǎng)系統(tǒng)存在著故障電流難以切斷的難題。與交流系統(tǒng)不同,直流系統(tǒng)由于缺乏自然過(guò)零點(diǎn),因此普通交流斷路器并不完全適用于直流系統(tǒng)。
直流斷路器的快速動(dòng)作要求,不僅僅是直流系統(tǒng)的要求,也是斷路器自身的要求。因?yàn)楦L(zhǎng)的分?jǐn)鄷r(shí)間意味著斷路器要具備更大的電流分?jǐn)嗄芰臀崭嗟哪芰?,同樣意味著更高的制造成本,因此要考慮盡量縮短斷路器的固有分?jǐn)鄷r(shí)間,此分?jǐn)鄷r(shí)間包括保護(hù)裝置的故障響應(yīng)時(shí)間以及斷路器自身動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間。目前機(jī)械式直流斷路器分?jǐn)鄷r(shí)間通常需要幾十毫秒,無(wú)法滿足直流電網(wǎng)的需要。
近年來(lái),若干新的直流斷路器拓?fù)浔惶岢鯝BB公司提出的混合式斷路器實(shí)現(xiàn)了低損耗的同時(shí)可以在5毫秒內(nèi)清除故障電流。但是由于其通流支路依賴于全控型電力電子器件,一旦門極失電,會(huì)直接影響到正常的負(fù)荷電流。全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院提出的級(jí)聯(lián)式H橋斷路器拓?fù)?,研制的樣機(jī)已實(shí)現(xiàn)3 毫秒內(nèi)切斷15 kA故障電流。
亞深工業(yè)大學(xué)提出一種強(qiáng)迫換流混合式直流斷路器拓?fù)?,此拓?fù)湟肓藦?qiáng)迫換流電路,在機(jī)械開關(guān)分開之前將電流換流到轉(zhuǎn)移支路,此時(shí)機(jī)械開關(guān)可無(wú)弧分?jǐn)?,之后立刻關(guān)斷轉(zhuǎn)移支路器件,故障電流轉(zhuǎn)移至避雷器支路并下降到零,從而完成了電流分?jǐn)噙^(guò)程,但該斷路器無(wú)法確保機(jī)械開關(guān)每次都做到無(wú)弧分?jǐn)唷?
在此基礎(chǔ)上,提出了一種新型混合式強(qiáng)迫換流直流斷路器拓?fù)?,闡述了本拓?fù)涞倪\(yùn)行方式和設(shè)計(jì)原則,進(jìn)而提出了其衍生拓?fù)?,最后通過(guò)仿真將該拓?fù)涞姆謹(jǐn)嘈阅堋?/p>
¥26.00 正泰正品直流斷路器NB1Z-63 2P C32A 直流空氣開關(guān) ...
低壓直流斷路器 那個(gè)企業(yè)做的好 注意是直流斷路器
你需要用在哪里?HVDC的用量是ABB的產(chǎn)品最多,但是也最貴,光伏系統(tǒng)里,ABB原來(lái)是最多的,現(xiàn)在在逐年降低,主要還是成本的原因。從性價(jià)比來(lái)講,良信電器的產(chǎn)品是不錯(cuò)的,現(xiàn)在市場(chǎng)占有率比較高,而且在民族...
該品牌的產(chǎn)品選用優(yōu)質(zhì)的聚酯纖維與鋁合金外殼制成,具有很好的耐腐蝕,抗老化,絕緣性能好的特點(diǎn),同時(shí)靈敏度高,能很好的保護(hù)電路的安全,且使用壽命長(zhǎng),品質(zhì)有保證,值得選擇。
直流電網(wǎng)的電源側(cè)通常由內(nèi)阻很小的電壓源型變流器構(gòu)成,且直流線路及平波電抗形成的阻抗較小,故障時(shí)多個(gè)直流電壓源均會(huì)向故障點(diǎn)注入電流,因此通常情況下,尤其在電壓源近端處,直流短路電流增長(zhǎng)很快。直流電網(wǎng)短路故障等效電路如圖1所示,可得:
AC/DC換流器用于連接交直流電網(wǎng),發(fā)生短路故障時(shí),應(yīng)盡量防止直流電網(wǎng)電壓大幅跌落,以維持直流電網(wǎng)的穩(wěn)定。如果換流器在短路故障發(fā)生時(shí)無(wú)法快速隔離故障點(diǎn),那么直流電網(wǎng)電壓會(huì)因?yàn)槎搪冯娏鬟^(guò)大被迅速拉低,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)绊懙浇涣飨到y(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。為了防止直流電網(wǎng)電壓被快速拉低,需要在幾毫秒內(nèi)清除直流短路故障,因此需要研制能夠可靠且快速隔離故障線路的直流斷路器。
一種強(qiáng)迫換流混合式直流斷路器拓?fù)淙鐖D2所示,該拓?fù)湟肓藦?qiáng)迫換流回路。強(qiáng)迫換流回路原理具體如下:強(qiáng)迫換流支路由預(yù)充電電容Cc和儲(chǔ)能電感Lc組成,假設(shè)忽略T1管壓降,在T1觸發(fā)瞬間,強(qiáng)迫換流回路等效為二階電路,如圖3所示,電容電壓和電感電流初始值已知,并將直流系統(tǒng)電流is看做不受斷路器換流回路影響的電流源,通過(guò)計(jì)算該二階電路的全狀態(tài)響應(yīng),得到電感電流iL(t)表達(dá)式。為確保換流成功,需保證電流iL在一段時(shí)間后能夠反向,進(jìn)而使電容電壓反向,將系統(tǒng)電流強(qiáng)迫換流至T2支路。
但該斷路器存在如下問(wèn)題:如果電容儲(chǔ)能過(guò)大,會(huì)造成電容產(chǎn)生較大反向電壓,那么機(jī)械開關(guān)的電流被強(qiáng)迫換流到零后還會(huì)繼續(xù)反向增長(zhǎng),無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)弧分?jǐn)?如果電容儲(chǔ)能過(guò)小,則電容電壓無(wú)法實(shí)現(xiàn)反向,系統(tǒng)電流LG則無(wú)法被轉(zhuǎn)移至T2支路。
因此,此拓?fù)涞碾娙葜?、電容預(yù)充電電壓、電感值以及切斷電流四者之間需要進(jìn)行精確的設(shè)計(jì),做到參數(shù)高度匹配,否則機(jī)械開關(guān)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)弧分?jǐn)?。一旦參?shù)確定,斷路器能切斷的電流值也是固定的,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,需要分?jǐn)嗟墓收想娏鲿?huì)根據(jù)故障類型等因素而變化,因此無(wú)法確保機(jī)械開關(guān)每次都做到無(wú)弧分?jǐn)唷?/p>
基于以上單向混合式斷路器,進(jìn)而提出一種雙向直流斷路器,如圖11所示。
與圖3所示斷路器拓?fù)洳煌?,二極管D1被2個(gè)反并聯(lián)的晶閘管所代替,同時(shí)單向晶閘管T1替換為一對(duì)雙向反并聯(lián)的晶閘管,半導(dǎo)體支路則由反向串聯(lián)IGBT組成。如果系統(tǒng)電流方向反轉(zhuǎn),電容電壓極性需隨之反轉(zhuǎn),以便分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生需要的強(qiáng)迫換相電流。
直流斷路器是直流電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備,直流電網(wǎng)需要依靠直流斷路器實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的迅速隔離?;旌鲜街绷鲾嗦菲鞑粌H能夠迅速切斷故障電流,還可保證斷路器機(jī)械開關(guān)無(wú)弧分?jǐn)唷R坏嗦菲靼雽?dǎo)體器件門極突然失電,相比于某些其他直流斷路器,本斷路器可以維持電流通路,不會(huì)立刻對(duì)系統(tǒng)供電運(yùn)行造成影響,有利于降低檢修難度。
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http://www.kexu.com 1 標(biāo)題: abb-直流斷路器 一:觸器適用于建筑業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域,如:電機(jī)控制、保暖和通風(fēng)、空調(diào)、水泵、提升設(shè)備、照明和 校正功率因數(shù)等。 ABB 接觸器的規(guī)格包括 4和 5.5KW 的微型接觸器、 高達(dá) 400kW 的接觸器組 (AC3), 建筑用接觸器(家用和工業(yè)用),拍合式接觸器,熱過(guò)載繼電器和電子繼電器,以及完整的附件, 確保選擇靈活性和滿足客戶需求,公司制造工廠位于海西經(jīng)濟(jì)區(qū)的核心 ----美麗的鷺島廈門。 二:ABB 斷路器可為快速恢復(fù)運(yùn)行條件(防止故障發(fā)生) ,并提供最好的解決方案,同時(shí)可提供最 優(yōu)的電氣安裝保護(hù)。從微型斷路器到高分?jǐn)嗄芰Φ乃軞?/空氣斷路器 http://www.kexu.com 2 三:小型斷路器多級(jí): ABB 斷路器可為快速恢復(fù)運(yùn)行條件(防止故障發(fā)生) ,并提供最好的解決方 案,同時(shí)可提供最優(yōu)的電氣安裝保護(hù)。從微
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評(píng)分: 4.4
直流斷路器 序號(hào) 項(xiàng)目 (單位 ) 參 數(shù) 1 型號(hào) 3AQ2ES 3AQ4ES 3AQ2 ESDC 3AQ2 ESDC 2 額定電壓( DC kV) 52 52 400 800 3 額定雷電沖擊電壓 (kV) 450 450 1330 2210 4 額定標(biāo)稱電流 (DC A) 3125 4000 4000 4000 5 1s額定短路電流 (kA) 40 40 40 40 6 額定操作順序 分 -0.3s-合分 -3min-合分 分 -0.3s-合分 -3min-合分 分-0.3s-合分 -3min-合分 分 -0.3s-合分 -3min-合分 7 每相斷口數(shù) 2 4 2 2 8 操作機(jī)構(gòu)形式 液壓 液壓 液壓 液壓 9 絕緣介質(zhì) SF6 SF6 SF6 SF6 10 SF6壓力 (20oC) bar 正常壓力 8.0 8.0 7.0 7.0 11 報(bào)警壓力 7.2 7.
直流斷路器拓?fù)湓韽?fù)雜多樣,根據(jù)直流斷路器中關(guān)鍵開斷器件的不同,可以將直流斷路器分為三類: 機(jī)械式直流斷路器、全固態(tài)式直流斷路器、機(jī)械開關(guān)與固態(tài)開關(guān)相結(jié)合的混合式直流斷路器。
直流斷路器作為迅速有效處理直流故障的關(guān)鍵設(shè)備,將在未來(lái)多端直流輸電和直流電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展中起到關(guān)鍵作用。直流斷路器理論和拓?fù)涞难芯考航?jīng)開展很長(zhǎng)時(shí)間,但直流滅弧、電力電子器件串聯(lián)均壓和能量吸收等一系列問(wèn)題仍有待解決。高壓直流輸電電網(wǎng)的迅速發(fā)展對(duì)高壓直流斷路器也提出了越來(lái)越迫切的需求。從各種直流斷路器的技術(shù)特征和目前的研究水平來(lái)看,混合式直流開斷技術(shù)和基于人工過(guò)零的直流開斷技術(shù)是最具工程應(yīng)用潛力的方案。
高壓直流斷路器理論研究和樣機(jī)研制尚未成熟,在實(shí)際工程中還未得到廣泛應(yīng)用,對(duì)其關(guān)鍵技術(shù)的研究仍存在諸多不足之處:
(1)對(duì)直流網(wǎng)絡(luò)的建模是基于簡(jiǎn)化的單向潮流模型,實(shí)際的直流輸、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,潮流方向也具有不確定性。如何建立更為詳細(xì)的系統(tǒng)模型并在此基礎(chǔ)上對(duì)故障電流特性進(jìn)行更準(zhǔn)確的描述,為直流斷路器設(shè)計(jì)提供更為可靠的依據(jù)是后續(xù)研究的重點(diǎn)。
(2)在電力電子器件串聯(lián)均壓?jiǎn)栴}的研究中,重點(diǎn)考察關(guān)斷過(guò)程動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}和負(fù)載側(cè)吸收電路,其他狀態(tài)下的均壓?jiǎn)栴}和柵極主動(dòng)均壓策略仍有待研究。
(3)未對(duì)直流斷路器能量吸收支路避雷器進(jìn)行詳細(xì)研究,仿真中采用通用模型,而實(shí)際中避雷器參數(shù)設(shè)置對(duì)直流斷路器可靠運(yùn)行起著關(guān)鍵作用;此外本文的研究仍處于理論分析和仿真模擬階段,下一步將開展樣機(jī)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證。
混合式凝汽器,也稱為噴射式冷凝器,用于間接空(干)冷(系統(tǒng))。
混合式凝汽器主要靠噴嘴將循環(huán)冷卻水噴出,形成水膜與汽輪機(jī)排汽直接接觸進(jìn)行熱交換。