160kV高压直流断路器布局与绝缘结构设计_电力/水利_工程科技_专业资料。160kV 高压直流断路器布局与绝缘结构设计 近年来,高压直流断路器成为制约直流电网发展的主要技术瓶颈,成为国内 外学者的重点关注对象。但是,目前高压直流断路器的研究方向主要集中于拓扑 的研究,而缺乏
160kV 高压直流断路器布局与绝缘结构设计 近年来,高压直流断路器成为制约直流电网发展的主要技术瓶颈,成为国内 外学者的重点关注对象。但是,目前高压直流断路器的研究方向主要集中于拓扑 的研究,而缺乏工程样机的研制经验以及直流绝缘方面的设计指导,导致直流断 路器无法实现其工程运用价值。 本文为满足南澳 160kV 直流断路器研制项目的工程需求,以极具竞争优势的 耦合型机械式直流断路器拓扑为研究对象,针对其多组成部件、多电位、多断口 串联等特点,开展整机布局与绝缘结构设计,并对设计结果展开三维电场仿真校 验。首先,本文运用 PSCAD 仿真软件对该断路器的拓扑结构和工作原理进行详细 分析,结合系统对断路器的整体绝缘要求,设计直流断路器内部各组件的耐压水 平,指导元器件选型。 结合场地条件,提出直流断路器内各部件的整体布局方案:将高低压侧设备 分层,并设计模块化的统一平台。在整体布局方案基础上,本文分析了绝缘结构设 计中需要考虑的具体设计对象,包括 21 种空气间隙和 8 种直流绝缘子,并运用 PSCAD 仿线 个与地电位不相连的节点的电位变化情况,据此确定了 与各设计对象对应的绝缘要求。 与此同时,本文研究了沿海、户外环境下的外绝缘设计准则,根据各自的绝缘 要求计算各空气间隙的最小安全净距以及各绝缘子的绝缘高度,并以此作为约束 各部件间空间位置关系的条件,完成了绝缘结构的具体设计,使其在满足各绝缘 距离要求的同时,具有结构紧凑、便于向更高电压等级拓展等特点。针对直流断 路器三维模型体积庞大、结构复杂的特点,本文利用 ANSYS 有限元仿真计算软件, 通过适当的模型简化和合理的网格划分控制,实现了对大型三维直流断路器模型 的高精度、高效率和低内存耗量的电场数值计算。 最后,基于正常运行工况以及典型特殊工况下的电场仿真结果,验证了本文 整机布局与绝缘结构设计的合理可行,有效地指导了直流断路器工程样机的研制。
