126kV高壓真空斷路器的機(jī)械特性及同步控制研究.pdf

1、真空斷路器作為輸配電系統(tǒng)中極其重要的電力設(shè)備，以其不可比擬的優(yōu)勢得到廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)大多數(shù)的電網(wǎng)直接采用126kV電壓等級(jí)電網(wǎng)進(jìn)城，開發(fā)126kV高壓真空斷路器已迫在眉睫，其開發(fā)成功將具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　真空斷路器是具有電氣性能的機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品，其電氣性能的實(shí)現(xiàn)依賴于其機(jī)械特性。文中在對(duì)其電氣性能參數(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其機(jī)械特性參數(shù)及其影響因素進(jìn)行了分析?；?26kV高壓真空斷路器的使用環(huán)境和技術(shù)參數(shù)，結(jié)合多斷口串聯(lián)理

2、論，認(rèn)為該真空斷路器由兩個(gè)72.5kV真空滅弧室串聯(lián)組成更為合理。基于真空滅弧室結(jié)構(gòu)的多間隙理論，對(duì)高壓真空斷路器的關(guān)鍵組成部分真空滅弧室進(jìn)行了設(shè)計(jì)：采用虛擬樣機(jī)技術(shù)，確定了導(dǎo)電桿直徑；通過對(duì)真空擊穿過程的電弧進(jìn)行模擬，得出了易發(fā)生真空擊穿的觸頭間距離；通過對(duì)均壓屏蔽罩進(jìn)行設(shè)計(jì)及合理布置，使內(nèi)部電場均勻分布。對(duì)真空斷路器雙斷口的均壓特性進(jìn)行了探討，提出▽新型雙斷口串聯(lián)布置結(jié)構(gòu)，有效避免了并聯(lián)均壓電容帶來的絕緣隱患。
　　對(duì)▽新型串

3、聯(lián)結(jié)構(gòu)高壓真空斷路器的操動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。操動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇單穩(wěn)態(tài)永磁結(jié)構(gòu)；對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了探討，采用受拉桿傳遞動(dòng)力，為提高真空斷路器的分閘速度以更有利于開斷，機(jī)構(gòu)中增加了分閘彈簧，并利用機(jī)械結(jié)構(gòu)的“死點(diǎn)”原理降低了永磁機(jī)構(gòu)的合閘保持力。在對(duì)真空斷路器進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，采用改進(jìn)的遺傳算法對(duì)操動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使其機(jī)械特性達(dá)到最優(yōu)。
　　結(jié)合虛擬樣機(jī)技術(shù)對(duì)真空斷路器的操動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真及優(yōu)化，建立三維模型并對(duì)模型進(jìn)行簡化后

4、，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置邊界條件，對(duì)其分、合閘過程進(jìn)行仿真分析并逐步優(yōu)化模型，使分、合閘速度滿足設(shè)計(jì)要求。該設(shè)計(jì)方法縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，也為其他類型斷路器的設(shè)計(jì)提供了新思路。
　　實(shí)現(xiàn)真空斷路器的同步控制是其性能得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，文中對(duì)斷路器的同步控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過設(shè)計(jì)FIR濾波器有效消除噪聲，采用線性插值法對(duì)濾波后的信號(hào)提取過零點(diǎn)；采用L-M算法對(duì)預(yù)測真空斷路器分、合閘時(shí)間的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練，通過快速傅里葉變

5、換確定信號(hào)頻率和相位。對(duì)其硬件電路中的CPU模塊、電源模塊、控制電路、模擬信號(hào)采集和自檢電路、環(huán)境溫度測量電路、通信接口電路以及抗干擾等進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　依據(jù)GB1984-2014要求，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及威爾合成回路，對(duì)126kV高壓真空斷路器進(jìn)行了機(jī)械性能、載流性能、絕緣性能及開斷能力等試驗(yàn)。所有試驗(yàn)結(jié)果證明，該126kV高壓真空斷路器滿足國家型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，具備掛網(wǎng)條件和產(chǎn)業(yè)化條件，具有現(xiàn)實(shí)的意義。同時(shí)，充分證明了多斷口真空斷路器向