葛洲坝换流站直流断路器的原理及改进_电子/电路_工程科技_专业资料。中 国 电 力 年第 期 葛洲 坝 换 流 站 直 流断 路 器 的 原 理 及 改 进 葛洲 坝 换 流 站 【 要】 摘 刘 国 云 , 简要 介 绍 了 高 压 直 流 断 路
中 国 电 力 年第 期 葛洲 坝 换 流 站 直 流断 路 器 的 原 理 及 改 进 葛洲 坝 换 流 站 【 要】 摘 刘 国 云 , 简要 介 绍 了 高 压 直 流 断 路 器 的 基 本 工 作 原 理 和 发 展 动 态 日 立 公 司 研 制 的 型 直 流 断 路 器 的 构 成 和 工 作 原 理 以 及 在 葛洲 坝 换 流 站 的 应 用 情 况 最 后 对 调 试 过 程中 公 司 为 该 直 流 断 路 器 增 加 的 重 合 问保 护 功 能 进 行 了 简要 说 明 运 行方 式转换 改 进 措施 , 。 【 键词 】 高 压 直 流 断 路 器 关 高 压 直 流断 路 器 的 工 作 原 理 及 其 发展 在 交 流 电 力 系 统 中 输 电线 路 的 正 常 投 入 和 事故 切 除 是通 过 高 压 断路 器 来 实 现 的 而 在 , 。 一 和切 换 , 七电流 通 道 开关 匕斗 纠 乙 目 直 流 电力 系 统 中 则 是 利 用 换 流 阀控 制 栅 极 , 的控 制 来消 除暂 时 性 故 障 , , 。 但 随 着 电力 系 统 的 , 发 展 直 流 输 电从 两 端 发 展 成 多端 系 统 进 一 步 为 复 杂 的 网 络 时 采 用 上 述 方 法 则 不 能 满 足要 图 直 流 断 路 器 的电路 图 、 求 因 此 研 制 高 压直 流 断 路 器 以 促 使 高 压 直 流 输 电 系 统 的发 展 甚 为 必 要 , , , 。 , , , 例如 直 流空 气 断 路 器 油浸 式 断 路器 空 气 式断 路器 或 个 串联 的 。 、 交 流 断路 器 的 熄 弧 方 法 是 利 用 交 流 电 流 自燃 过 零 的机 会 在 弧 隙 中采 用 各 种 吹 弧 冷 却 方法 来 完 成 的 。 为换 相 阻 抗 主 要 是 一 断路 器 一 电路 该 电路 基 本 上 是 电 容性 , , 。 ‘ 。 的 , 表 示 杂散 电感 或把 换 相 电 路 调 谐 到 所需 二 但 在直 流 系 统 中直 流 电流 不 存 。 自 然 频 率 而 特定 接 入 的 电感 为 插 入 装置 , 在 过 零 的 问题 因 而 给熄 弧 带 来 一些 困 难 目前 世 界 上 正 在 研制 的 高 压 直 流 断 路 器 的 灭 弧 方法 有 多 种 主 要 可 分为 , , , , 可 以 是 一 个 电压 较 低 的机 械 或 电子 开 关 装 置 , , , , 即 触 发式 真 空 间 隙 或 火 花 间隙 或 者是 一 个 固 种 方 式 一 是迭 加振 荡 电 体联 件 在 电 弧 发 生 的 初始 时 刻 就 具 有跨接 电 弧 的换 相 阻 抗 特性 。 流 方 式 利 用 电容 器 通 过 开 关 触 头 间 的 弧 道 放 不同 的断路器 使 用不 同的 足 够 的 接 点间 隙 来 恢 复 。 , 电产 生 振 荡 电流 迭 加 在 将 要 被 断开 的 直 流 电 流 上 使 弧 道 中的 总 电 流 能 有经 过 零 值 的 机 会 , , 与 , 。 嵌入 换相 阻抗 的 目的是通 过 将 主 电路 。 电 流切 换 到 , , , 以 从而 实 现 灭 弧 式 。 。 二 是 耗 散 电弧 能 量 限流 断 弧 方 其 绝 缘 强 度 产 生 电弧 电 流 过零 的条 件 阻 值 具 有 随 电 压 升 高而 急 剧 下 降的 性 能 为 三 是 磁 场 控 制 气体 放 电管 断 流 的 直 流 断 路 。 能量 吸 收 器 主 要 采 用 金 属 氧化物 避 雷 器 它 的 。 , 器型 式 直流 , 根 据 巴 西 伊 泰 普 直 流 输 电工 程 经 验 介 绍 流 断 路器 共 有 。 , 断路 器 遮 断 电 流 时 的 电流 波形 和 电 压波 形 见 图 所示 。 目前 世 界 上 正 在 研制 或 已 经 投 入 使 用 的高 压 直 , 种类 型 尽 管每 种类 型 的实 际 , 。 在 , , 时 刻 电流 遮 断 断 路器 触头 打 开 并产 , , 装 置 有所 不 同 但 它 的 工 作原 理 却 基 本 相 似 其 电路 如 图 图 生 电 弧 紧 跟 着或 稍 等 片 刻 于 时 间 收 稿 日期 月 换 相阻 抗 所示 中 , 为 一 个 可动 金 属 触 点 断路 器 , 年 年第 ‘ 期 二 中 国 电 力 , 经 插入 装 置 己 跨 接 电弧 此 时 在 , 。 触 头和 构 成 的转 换 电路 呈 现 动 态 不 稳 定 性 振荡 增大 , 。 ‘ 电路 之 间 产生 振荡 电 流 同 时 从 迅 速在 断 路 器 , , 时刻 开 始 — 当振 荡 电 流 幅 值 与 主 电路 电流 相 等 一 电流 。 直 流 电流 头 间 电流 。 口 间 建 立 一 个很 高 的 时 由断 路 到 为零 。 电路 的 转 换 过 程 就 完 成 了 , 断 路 器 电压 ‘ 时刻 。 ‘ 触 头 间 灭 弧 成 功触 上 升到 心 , , 限制 电 压 并 吸 收 能 量 从 而 把 直 流 电流 变 为零 而 。 ‘ 电 路 的 电流 。 时刻 当 达 到 能量 吸 收 器 , 设计 值 时 此 时 电流 自 转 移到 , 由于 金 属 氧 化 物 避 雷 ” 。 器 的 伏 阻 抗 特性 使 电路 由 原 来 的 开 路 状 态 瞬 间 变 为低 阻 电 路 而 达 到 泄 流 目的 , “ 假定 直 流 。 卜 月卜一一 电 流 没 有 明 显 的 变 化 这 种 近 似 的 假 定是 否 适 用 取决 于 。 值与 , , 到 的 时间 长 短 , 过 在 至九 泌私 — ’ 的 时 间 间隔 内 断 路 器 电 压 为零 使 电流 是 ’ 使 主 电路 电流 变 图 型 直 流 断 路 器 电路 图 己 一 。 变 为 零 所需 的时 间 界 , “ 一 “ 一 叫 匕 一洲 日凡 一 一 一 曰 斗厂阵— ‘ … 月 一 仁 厂 下 、 图 电弧的 一 特性 , 型 断路 器 在 葛洲 坝 换 流 站 的 应 用 葛 洲 坝 换 流站 直 流 场 一 次 接 线 简 图 如 图 , 时间 所示 。 其 运 行 方式 共 有 , 种 其一 单 极 运 行 其二 单极运行 金属 , , 图 直 流 断 路 器 遮 断 电 流时 的 电流 波 形 和 电压波形 大地 返 回 连 接 返 回连 接 其三 单极运行平行线路 其四 双极运行 连接 , 。 型 直 流 断路 器 在葛 洲 坝换 流 大地 返 回连 接 站 的应用 型 断路 器 原 理 及构 成 日立 公 司 为此 海 通 一 本 州 高 压 直 流 联 络 线 ! 转 换 功能 以极 其 中前 两 者 可 实 现 小 负 荷 在 线相 互 运行极 、 、 。 停 运 为例 , 。 。 连接 连 接方 式 方式为 为 、 合 上 其余 隔 离 开 关 及 合 上 其余 隔 离 开 关 及 。 研制 的 高 压 直 流 断路 器 , 电路 接 线 见 图 。 空 气 断路 器 全 部 打 开 、 、 其 电弧 的 图 , 一 特性 见 图 的 一 , 中 空气断 路 器 上 , 。 是 主载 流装 置 一 转 换 电路 固 定 地 一 , , 空 气 断路 器全 部打 开 , 与 与 。 个 自然 频 率 约 在 线 转换 功 能 的 实 现 关 键 决 定 于 跨接 在 断路 器 利 用 了 电 弧 , 特性 的 一 两 空 气 断 路 器 之 间 的 相互 转 换 是 否 成 功 负斜 率 当 断 路 器 打 开 时 同 电 弧 与 电路 前 者 称 为 金 属 返 回 转换 开 关 , 后者称 中 国 电 力 年第 期 为金属返 回转 换 断 路 器 比 , , 因为 , 空 气断路 器的断流任务重 因此 葛洲 坝 换 流 站 直 流 空气 断 路 器 的 改进及效果 年极 调试 过 程 中 , , 的 设 计 采 用 日 立 公 司 研制 的 金 属 返 回 转 换 用 保 护 断路 器 原 理 现 场 接 线 与 图 相同 。 , 完全 与 。 在 线相 互转 换 试验 都发 生 过 因 断 路 器 灭 弧 不 成功 最 终 导致 转 换 失 败 现 象 为 此 在 年极 一 。 及 双 极 调 试 中 为确 保 空 气 断 路 器 的安 , 全 , 公 司 对 葛洲 坝 换 流 站 的 , 。 与 分别 加 装 了重 合闸 保 护 功 能 主 要 依 据 , 去接 地 极 为 当 两 种 连 接方 式 转 换开 始 时 , 与 。 处 于 并 联运 行 阶段 如 图 , 所示 图 葛洲 坝 换 流 站 直 流 场 一 次 接 线 简 图 , 去另一 极线路 · 葛 一 上 直 流 工 程 唯 一 用 到 的直 流 断 流 器 , , 系 安 装在 直 流 开 关 场 中 性 点 处 其作 用 不 是 用 于 切 断故 障 电 流 而 是 实 现 两 种 直 流 运 行 方 式 图 与 线 路 直 流 电流 测量点 单 极大 地返 回 与单 极 金 属 返 回 的 在 线 转 换 也就 是 说 当换 流 站 双 极 运 行 因 故 停 运 一 极 后 , , 。 经 过 计 算 其 电流 比例 关 系 为 。 一。 , 匀 直 流 运 行 方 式 自然 变 成 了 单 极 大 地 返 回 方 式 双 极 正 常 运 行 时 两 换 流 站 中性 点 接 地 入 地 检测 延时 由 向 跳 开后 的 几 转 换 时 阀控 系 统 极 线 路 直流 电流 值 , , , 电 流 接近 于 零 , 。 总 输 送 容 量 自 动转 移 到 健 全 , 该 电流还 大于 条 件下 , 时 正 常运行 直 则 判定 为 转 换 不 成 直接 发 出 , 。 极 如 果 总 输 送 容 量 在 单 极过 负荷 范 围 内 那 么 上 海 南 桥 侧 则 不 会 因故 障退 出一 极 而 损 失 电 流 电 流 大于 , 功 此时 阀控 软 件 立 即向 秒 量 。 如果 故 障 极 暂 时 不 能恢 复 运 行 而 大 地 返 , , , 宽的 重 合 闸脉 冲 将 , 重新 合 上 以 保 护 。 回 运 行方 式 又 因会 对地 下 管道 等 工 业 设 施 起 腐 此 开 关 同时 发 生 报 警 信 号 此 时直 流 电 流 运 行 在 金 属 回 线 和 大 地 回 线的并 联 状 态 当 蚀 作 而 不 允 许运 行 时 间过 长 此 时 必 须 利 用 故 障极 线 路 返 回 以 替 代大 地 返 回 而 直 流 断 路 器 可 以 完 成 以 上 两 种 方式 转 换 并 无 需 停 电 , , 。 , 。 向 跳开后的 。 转换 时 阀控 系 统 接 地 极 电流 值 延 时 则 判 定为 转 换 失败 , , , 检测 , 同样 当 故 障极 检 修 后 准备 投 入 运 行 时 需 要 将 健全 极 改 变 成 大 地 返 回 方 式 此 时 又 存 在 金 属 返 回 向大 地返 回 方式 转 换 的 问 题 有 了 直 流断 路器 这 种转 换 也无 需 停 电即可 先 成 这 样 , 。 该 电流 仍 大 于 此 时 阀控 软 件 立 即 向 重 合 闸脉 冲 将 , 发出 , 。 秒 钟 宽的 , 重新 合 上 以保 护 此 断 此 时直 流 系统 运 。 路器 。 同 时也 发 出 报警 信 号 由双 极 到 单 极 再 到 双 极运 行 期 间 上 述 两 种 直 流 运 行 方 法 的 转 换 都 不 需 停 电即 可 完 成 从而 , , 行 在 金 属 回线 和 大 地 回 线的并 联 状 态 , 由于 转 换 失 败 导 致 金 属 回 线 与 大 地 回 线并 联 运 行 时 运 行 人 员 应 将 直流 系 统停 运后 再 改 , 提 高 了 运 行 方 式 灵 活 性 及 运 行 可 靠性 并对 检 修 接 地 极 及 有 效 保 护 地下 管 道 等 工 业 设 施 都 起着 重 要 作 用 。 , , 变 直 流 开 关 场 的 接 线状 态 。 下转 第 页 中 温 州 某 厂 生 产 的 风 门 该 风 门 由 砚 扇 可旋 转 门 板 组 成 国 电 力 。 年第 锁 紧气 缸 活 塞 用 期 便 可 把 门打 开 压缩空气 带 , 。 由 电 动 机 蜗 轮蜗 杆 带 动 曲 柄 再 带 动 可 旋 转 门 板 断 一 , 动 。 启 动装 置 和 锁 紧 装 置 彼 此 分 开 控 制 互 不 干 扰 一压缩 截 面 呈椭 圆 空心 结 构 的 启 开 和 关 闭 , , , 。 由 于结 构 三扇 但可 以 从同 空 气母 管 分 别 引 取 压 缩 空 气 , 。 启动 。 小 门 由铁 皮 做 成 空 心 椭 圆 状 且 可 以 旋 转 由 于 制 造 工 装置 可在 很 短的 时 间 内启 闭 门 板 保证其 安 全可 靠 艺 粗 糙 质量 低 劣 三 扇 门 之 间 间 隙 大 防 漏 挡 板 也 只 , 该 门 设 有 防 止 误 操 作 的 安 全 锁 紧装 置 和 全 开 全 闭 的限位装置 。 是 做 成挡 板 形 式 而 己 根 本 不 起 密 封 作 用 , 。 再 者 风门 , 的长度 比 门框短 两侧 在制 造 , 二 , 留 下 了空 隙 每 边 约 当某 年 行 一直 月用 隔 绝 门 代 替 旧 风 门后 彻 底 解 , , , 伽 飞 。 同样 用 铁 皮 作 防 漏 挡 板 不 起 密 封 作 用 决 了 一 次 风 漏 风 和 风 机 反 转 的 问题 运 行 至 今 机 组 运 稳定 。 一 侧 一次 风 机和 出 口 风 门关 闭 另 一 侧 带 的 负 荷运 行 时 由 于 关 闭 侧 的 出 口 风 门 漏 风 严 重 风 压形 成 的 开 启 力 矩 大 于 风 门 的 反 力矩 造 成 该 风 , , 一 次 风 系统 的 改进 一 次风 机 出口 风 门更换 为 出 口 隔绝 门 彻 底解决 , 门 一定的开 度 。 , 漏 风 使 原 静 止侧 的 一 次 风 机 反转 使 系 , 统 效率 下 降 了漏 风 和 风 机 倒 转 的 问 题 但 是 当 机 组 从 带 , , 负荷 另 一 种情 况 是 每 台 一 次 风 机 压 力 平 衡 并 列 运 行 时 两台一 次风机各带 , , 。环 负 荷 。 如 果其 中 , 台一 次风 台 一 次 风 机 运 行 而 另 一 台关 闭 再 提 高 系 统 的 出 力而需 要 启动 另一 台一次风 机时 必须先 启 动一次 风 , , , 机 突然 故 障 跳 闸 风 压 将 迅 速 下 降 并 立 即 引 起 磨跳 , 机 然 后再 启开其 出 口 隔 绝 门 , , 。 在 隔 绝 门打 开 之 , , 闸 。 当跳 闸 侧 出 。 口 门 关 闭后 风 压 回 升到 一 定 程 度 使 , , 前 由 于 阻 力 该 侧风 压 达 不 到 一 次 风 压 压 差 很 大 启 动 风 机 无 法 与 运 行 风 机 达 到 风 压 平衡 而并 列 运 行 , , 。 。 , 漏风对风 门旋转 叶 片产生 的启动 力矩 造成 风 门的 一 定开度 , 漏 风 引 起 跳 闸侧 一 次 风 机 反 转 风 压 再 度 下 , 。 为 了 解 决这个 问 题 可在 一 次 风 系统 隔 绝 门 前 加 一 同径 旁路 并带旁 路 门 要 使 两 台 一 次 风 机 在 一 台运 降 造 成锅 炉 燃 烧 中断 , 为 了 克 服 上 述 风 门 的 缺 点 不 使 关 闭 或 跳 闸后 的 风 机 倒 转 我 厂 设 计 了一 种 插 板 式 风 门 风 门 的开 闭方 向 。 行 一 台停 运 的 情况 下 达 到 平 衡 并 列 运 行 可 先 关 闭 隔 绝 门 打 开 旁路 门 然 后 启 动 一 次 风 机 让 气 流 在 旁路 , , , , 与 气流 成 垂 直 。 。 即 无 锡 县 华 东 电力 设 备 修 造 厂 生 产 的 风 门 的 启 闭机 构 是 由 , 中作 闭式 循 环 可 以 达 到 提 高 风 压 的 目 的 逐 渐 增 加 风 机 的 出力 让 风 压 不 断 增 加 , , 。 , 。 隔绝门 该 门的结构特点 当其 风 压 达 到 一 次 风 系 统 , 启 闭气 缸 通 过 活 塞 的 往 复 运 行 带 动 门板 横 担 和 导 杆 运 动 来 完 成 启开 和 关 闭 缩 空 气带 动 。 的 风 压 时 打 开 隔 绝 门 关 闭 旁路 门 由 于 风 压 一 致 或 压差极 小 目的 。 , 。 启闭气 缸 活 塞 用 。 。 , 压 便 可 实 现 两 台风 机 并 列 运 行 , 。 并 在完成 一 设 有锁 紧 机 构 通 过 锁紧 气缸 活 塞的 门关 闭 后 使 凸 轮 的 凸 , 系 列 的程 序操 作的 同 时 使 主 机 达 到 提 高 负 荷 运 行 的 往复 运 动变 换 凸 轮 的 旋 转 运 行 , 出 部分 压 紧 门 板 完 全 断 绝 气 流 再 回 转 。 。 “ 即 可 松开 , 责 任 编辑 苏 仪) (上接 第 2 0 页) , 重 合 闸功 能 对 保 护 和 防 止该 直 流 断 路 器 万 一 出 现 灭 弧 不 成 功 导 致 损 坏 设 备 起 了 有效 作 用 , , 。 , 直 流 断 路 器 改 进 后 从 这 几 年的 运 行 实 际 情 况 来看 该 断 路 器 在 不 停 电 实 现 方 式 转 换 时 使 用 过 多次 成 功 率 达 到 1 0 % 但 这 只 是 小负 , 。 , 随 着 直 流 输 电 的 不 断发 展 相 信 可 用 于 切 断大 负 荷 电 流 的 直 流 断 路 器 必 将 能 早 日 解决 直 流 多 端输 电 及 方 式 转 换 等方 面所 存 在 的 问 题 参考 文 献 . L Q 日 1 1 刁 一 一 曰 e 。 荷情 况 下 ( 3 o M W 左 右 ) 若 在 大 负荷 情 况 下 0 转 换 能 否 成 功 成 功 率 多大 ?还 有待 于 在 实 践 中 , , 进 一 步考 验 4 。 ? l 结 束语 葛一 上 直 流 输 电工 程 葛 洲 坝 换 流 站 使 用 了 巴 西 伊 泰 普 直 流 输 电 工 程 经 验 介 绍 电力 科 学 研 究 院 翻 , 译 , 1 9 8 3 年 。 。 《 流站 换 1 9 8 6 的 电气 设 备 与 直 流 线 路 》 武 汉 水 利 电力 学 院 , , 直 流 断 路 器 对 提 高运 行 方 式 灵 活 性 和 直 流 输 , 年 ( 电可靠 性 等起 到 了 重 要 作 用 由 于 及 时 增 加 了 , 责任 编 辑 伍 佐之 )
