本文關鍵詞：真空斷路器同步操作研究　出處：《北京交通大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：為了解決真空斷路器在關合和開斷時涌流和過電壓對電力系統(tǒng)和電力設備的沖擊和破壞,出現(xiàn)了真空斷路器同步關合的概念,并出現(xiàn)了很多研究成果。但長期以來,真空斷路器所配的操動機構都是彈簧機構,由于同一彈簧機構每次動作時間的分散性很大,使得真空斷路器的同步關合和開斷的研究都局限于高壓或超高壓系統(tǒng)。由于中低壓系統(tǒng)所配的真空斷路器動作時間相對較短,所以無法實現(xiàn)同步操作。永磁機構的出現(xiàn),解決了彈簧機構動作時間分散性大、結構復雜、易出故障部件多等缺陷,使得同步操作技術的研究迅猛發(fā)展,也使得配永磁機構的真空斷路器在中低壓系統(tǒng)中開始大量使用。本文分析了預擊穿產生的原理和預擊穿對配永磁機構真空斷路器實現(xiàn)同步關合的影響。通過對真空斷路器的直流實驗,得出了直流電壓的大小與發(fā)生預擊穿時的觸發(fā)間隙的大小的關系。通過對比不同的合閘速度曲線來分析合閘速度對預擊穿的影響。對真空斷路器施加交流電源,實驗在小角度發(fā)生預擊穿的情況,并通過施加直流小電壓在真空斷路器兩端,檢測傳感器在剛合位置時的電壓,從而得到小角度發(fā)生預擊穿時準確的擊穿間隙大小。在不同的電壓相位關合真空斷路器,測出在不同的交流擊穿電壓下?lián)舸╅g隙的變化情況,并找出擊穿電壓和擊穿間隙之間的關系式。根據前面的交直流實驗,計算出在電壓幅值變化率最大處(電壓零點)實現(xiàn)同步關合所要求的剛合速度。分析在同樣幅值的擊穿電壓時,擊穿間隙的變化情況。通過采集大量的實驗數(shù)據,分析永磁機構合閘時間的離散對實現(xiàn)同步關合影響,并研究了實現(xiàn)同步關合時對合閘時間離散范圍的要求。同步控制的目的是在關合或開斷真空斷路器時,減小系統(tǒng)暫態(tài)過程中的涌流和過電壓。文中分析了在投切容性負載、并聯(lián)電抗器和變壓器時過電壓產生的機理,計算出在不同的負載特性下實現(xiàn)同步控制的最佳相位。研究了在投入并聯(lián)電容器組、空載變壓器、有載變壓器和有源有載變壓器時涌流產生原理,計算出實現(xiàn)合閘涌流最小時的最佳合閘相位。根據電力機車過分相區(qū)時運行工況的多樣性,仿真和分析了負載阻抗大小對投入有載變壓器并實現(xiàn)同步控制的影響。以SS4型電力機車過分相區(qū)時的運行狀態(tài)為研究對象,分析和仿真了在變壓器二次側的電源相位與一次側電源相位不同時,選擇合適的同步合閘相位,可以減小合閘涌流。研究了變壓器磁場特性,并對鐵芯磁化模型進行簡化,以分段線性化折線來代替實際的磁滯曲線,可以簡化分析和仿真過程。比較無剩磁空載變壓器和有剩磁空載變壓器在投入時的情況,總結出根據剩磁的大小和方向來選擇最佳合閘相位。還驗證了在有剩磁情況下投入有載變壓器時負載阻抗對合閘涌流的影響不大,以便符合電力機車過分相區(qū)時的不同的運行工況。研究了變壓器出現(xiàn)再飽和現(xiàn)象的一些必要條件。對有剩磁時投入有源有載變壓器合閘情況進行分析,并把一二次側電源的不同相位與涌流的關系進行仿真。在中國鐵道科學研究院的環(huán)線試驗站進行動車組過分相試驗。通過試驗,驗證在有剩磁情況下投入有載變壓器這個模型的分析和仿真結果,并進一步總結剩磁對涌流的影響。也驗證了選相合閘對不選相合閘的優(yōu)勢所在。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM561.2

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