摘要：快速断路器能够显著缩短开断时间,提高系统暂态稳定性,保证电力系统的安全稳定运行。为此提出快速断路器灭弧室结构设计方案,建立磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)电弧数学模型,计算不同燃弧时间的快速断路器开断过程气室压强、喷口气流速度和电弧温度变化趋势,对比分析气压特性、电弧电导、弧后电流等关键开断参量,综合评估快速断路器开断性能,确定样机设计方案。研究结果表明:分闸速度11.7m/s、超程33 mm、充气压强0.65 MPa的灭弧室设计方案,具备7 ms短燃弧、11.5 ms中燃弧和16 ms长燃弧开断能力。样机顺利通过了T100(a)开断试验,短燃弧时间为7.4 ms、中燃弧时间为10.8 ms、长燃弧时间为16.1 ms,验证了仿真计算的有效性。该550 kV快速断路器成功将开断时间缩减至25 ms以内,对提高电网稳定性、可靠性具有重大意义。

摘要：快速断路器可实现短路故障的快速切除,对保证电力系统安全稳定运行具有重要意义。针对一种快速响应、高速运动的新型液压操动机构,建立液压操动机构、传动系统和灭弧室之间的耦合关系,开展液-机-气联合仿真研究,分析不同操作功对动触头运动特性、液压缸缓冲特性和灭弧室反力特性的影响规律,在此基础上,对传动系统应力分布进行计算,对存在破坏风险的零部件提出改进策略,确定试验样机设计方案。研究结果表明:操作功对分闸速度影响明显,确定机构活塞杆侧作用面积为3160mm^(2),分闸速度提升至13.63m/s,触头机械分离时间缩短至4.45 ms,满足快速开断需求。随着机构操作功的提升,机构缓冲力峰值和灭弧室压气反力峰值提升明显,造成部分传动件应力值超标,通过优化液压操动机构缓冲性能以及传动件结构,设计出满足机械强度要求的传动系统。研究成果指导研发了操动机构试验样机,试验结果满足快速开断要求。