相控开关国网汇报

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ZN□-40.5/D1250-31.5

型户内高压交流真空断路器（相控开关）开关元件部技术鉴定报告提要1国内35kV无功补偿概况1技术背景及应用场合产品介绍试验情况234国内35kV无功补偿概况2

我国的供电系统中，在220kV变电站一般均设有40.5kV电容器无功补偿支路，并联电容器应用于电力系统中,可改善系统功率因数,降低功率损耗和电压损失。在220kV枢纽变电所的35kV系统投切电容器组的操作日见频繁。国内市场投切电容器组开关多用SF6开关，真空开关作为投切开关，相对数量少。

近年来，在国家电网安全、电能质量、节能减排需求的推动下，无功补偿装置的发展与应用非常迅速，市场规模迅速扩大，尤其是目前国家节能减排政策的深入推进，将为无功补偿提供更加广阔的市场空间发电输电配电用电无功补偿概况技术背景及应用场合3220kV变电站40.5kV电容器无功补偿多采用SF6开关。进口SF6开关占市场的主导。电弧炼钢供电系统的无功补偿开关使用、也可以用于电感器投切等多种特殊场所。

采用SF6开关存在寿命较短，投切过程中的涌流、过电压、重燃等问题的困扰，无法实现自动投切，电容器组不能频繁投切不能过零投切。影响补偿效果也影响电容器组和开关使用寿命并且威胁系统安全稳定运行同时SF6气体属于温室气体，环境上的应用受到限制，进口的SF6开关，其成本高，每台至少在几十万元，价格不菲，并且寿命短。

无功补偿概况技术背景及应用场合4

真空开关投切电容器组时易发生重击穿，这又是真空开关一种较为明显的缺陷。

电容器组预充电原理，用晶闸管控制在电压峰值投切选相方式的投切电容器开关，系统复杂、成本高、影响电容器组寿命。

采用相控真空开关技术可以很好的抑制投切过程中由于产生涌流和较高的过电压，从而消除对设备和系统造成不利影响。可取消电抗器，大大降低分闸电容器组的断口重燃几率。无功补偿概况产品设计特点5机械结构简单

单稳态机构，直动式传动，可靠性高，寿命长。相控合闸

3个永磁机构，分、合闸角度任意可控，精度±0.5ms（9度）。合闸角度自动跟踪实时跟踪修正机构位移，在不同温度、阻力、磨损下保障相控合闸精度。预击穿控制通过控制合闸点、分闸燃弧和机构位移，将预计穿控制在0.5ms以内。状态监测独立的监测CPU，监控开关状态，记录开关的每次分合闸参数。相控开关6一次部分：采用3相独立机构，直上直下传动结构，减少中间环节避免过多的连接造成的传动间隙，结构简单，机械精度高，可靠性高，框架卯榫结构设计，框架加工焊接精度严格控制，独特的调节方式方便进行精准的超程调节。运动效果理想。主体元件选用长寿命灭弧室，复合绝缘形式。公司于2011.9月开始调研立项开发配永磁机构投切电容器组专用开关（相控开关）。产品设计特点相控开关7多功能单稳态永磁机构：双吸合面形式分闸弹簧内置，带分闸限位功能长寿命的灭弧室。连锁完善可以与KYN61柜配合应用产品设计特点相控开关8投切策略为，A相、C相同时动作，关合在A、C相相对过零点，过5ms关合B相。系统简图仿真相控合闸图相控合闸不共地系统投切电容器试验站系统图试验站介绍：苏州试验站容性电流开合试验回路（三相回路）9苏州相控投切电容器试验10苏州相控投切电容器试验现场照片11开关0度合闸，合闸时无涌流。开关60度合闸，14kA涌流。苏州相控投切电容器试验试验波形12BC2

400A

80次COBC1

40~160A

24次OBC2

800A

88次CO无重燃和重击穿，无NSDD。苏州相控投切电容器试验试验报告13无重击穿分析主要因素14相控合闸（低涌流）开关设定为0度合闸，但A、C相合闸过程中产生预计穿，合闸涌流16.2kA。预击穿和高频涌流共同造成灭弧室触头拉毛，导致分闸时重击穿。开关设定为0度合闸，无预击穿。涌流的影响15合理控制开关合闸速度合闸点后移，0后0.5ms不能在电压较高的时刻产生预击穿。预击穿控制预击穿的影响16

C2级灭弧室绝缘设计：适当提高工频、冲击耐压水平；提高屏蔽系统对电极的绝缘水平确定各型产品的耐压标准；

C2级灭弧室绝缘设计：灭弧室内部电场设计各部电场强度、均压措施；零件表面的几何突起、沟槽与净化，材料选定；

C2级灭弧室触头材料：降低触头材料的机械强度，在在铜铬系触头材料中添加“脆”性元素，或采用电弧熔炼法制造的触头。灭弧室绝缘灭弧室的影响合闸弹跳关注触头弹起的时间应尽量短。（如右图0.2ms）刚分6mm平均速度1.7m/S。分闸位移曲线平滑，无明显挂钩和停滞。分闸无反弹。机械特性机械特性的影响1718实时测量合闸位移曲线实时测量合闸机构电流实时测量环境温度

采用模糊算法在每次合闸过程中，调整对机构电流的输出，使得位移曲线拟合（合闸时间固定）。位移传感器机构电流合闸过程自动跟踪模糊控制：模糊控制的不同状态合闸位移曲线未控制的不同状态合闸位移曲线合闸过程自动跟踪19开关动作情况记录：开关接到分、合闸指令的时刻开关辅助触点转换时刻

3个机构位移曲线

3个机构电流曲线

3个储能电容放电曲线一次侧3电压、3电流状态监测2021测试项目四级要求实测内容脉冲群共/差模4000V4500V通过浪涌共/差模4000V4500V通过。振荡波共/差模2000V2500V通过静电8000V8000V通过测试过