高压交流断路器短路试验系统研究【字数：13657】
摘 要在经济的迅速发展的时代，电力资源被各行各业所需求且需求量越来越多，我国电网规模建设也随之越来越大。高压交流断路器是电网系统的重要组成部分，其运行状态对整个电网系统的电能质量和稳定运行具有重要意义。高压交流断路器的大容量短路开断试验具有技术含量高，难度大，电磁暂态过程复杂等特点, 短路开断试验是断路器研发过程中不可或缺的一部分, 在评估断路器开断短路故障中起着重要作用。本文主要对三相不接地电网系统故障时，断路器能承受的短路电流、恢复电压以及典型波形进行了理论计算和分析。同时运用PSCAD电力仿真软件，以40.5kV/31.5kA三相交流断路器的短路试验方式（T100s）为例,模拟短路试验系统中，断路器开断过程中的瞬态恢复电压和短路电流，并得到R、C、Cp各参数对TRV的影响，最后分析实际试验的波形。
目 录
1. 绪论 1
1.1 高压断路器短路试验的研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与趋势 1
1.2.1 高压交流断路器 1
1.2.2 大容量试验室 2
1.3 论文章节安排 2
2. 短路试验系统简介 4
2.1 高压交流断路器简介 4
2.1.1结构 4
2.1.2 特性 4
2.1.3 功能 5
2.2 大容量短路试验系统简介 5
2.2.1 冲击短路发电机系统 6
2.2.2阻抗调节系统 7
2.2.3突发短路变压器系统 8
2.2.4时序控制系统 8
2.2.5数据采集测量系统 8
2.3 本章小结 8
3.恢复电压、短路电流理论分析 9
3.1 恢复电压的基本概念 9
3.2 三相电路开断时的恢复电压 11
3.3计算方法 14
3.4三相短路关合开断循环典型示波图分析 14
3.5 本章小结 15
4. 短路试验回路仿真研究 16
4.1 直接试验回路原理图 16
4.2交流短路试验系统仿真 17
4.2.1 40.5kV/31.5kA *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
三相短路试验系统 17
4.2.2 瞬态恢复电压、短路电流仿真分析 18
4.3各参数对TRV波形的影响 20
4.3.1 波阻抗Rs对TRV波形的影响 20
4.3.2 Cs对TRV波形的影响 21
4.3.3 时延电容Cp对TRV回路的影响 22
4.4 本章小结 22
5. 实际试验结果 23
5.1短路试验操作流程 .............................................................................................................23
5.2试验现场实际波形 23
5.3本章小结 26
6. 总结与展望 27
6.1 总结 27
6.2 展望 27
6.3 生态可持续发展 28
参考文献 29
致谢 30
1. 绪论
1.1 高压断路器短路试验的研究背景及意义
高压交流断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，需要能够关合和开断电力系统中的短路故障,当系统发生短路故障时,为了保证系统安全稳定运行，必须准确顺利地切除短路故障。
高压交流断路器的试验类型在产品开发和设计中起着极其重要的作用，它能够给产品的研发和设计提供设计方向的正确性和试验数据的可靠性，这也是确保产品投入实际工程的唯一方法。它主要包括绝缘试验、容量试验、电磁兼容试验和机械温升试验，其中容量试验是型式试验中耗费最多的人力、物力和财力的试验部分。容量试验中的关合试验和大容量短路开断试验具有技术高，难度大，电弧参数测量困难，电磁暂态过程复杂等特点。对于电力系统，短路故障是最严重的故障。以10kV电网为例，短路故障电流可达31.5kA，最大甚至50kA。因此，整个型号的高压交流断路器型式试验中的大容量开断试验是最重要的。国内外专家和试验工程师对本部分牵涉的技术问题和理论进行了广泛的探索和研究工作。
因此，按照IEC标准和国家标准进行高压交流断路器的型式试验尤为重要。短路故障开断试验是确定高压交流断路器在投入系统运行时是否具备开断短路故障的唯一标准。目的就是为了判定断路器短路开断能力是否合格。
1.2 国内外发展现状与趋势
1.2.1 高压交流断路器
随着我国电力公司的快速发展和电网建设规模的扩大，高压交流断路器的使用不仅对数量有很大的需求，在设备的稳定性，可靠性，服务水平和技术含量方面也有着很高的要求。简而言之，高压交流断路器在电网中起着双重作用，首先，根据电网所需要的投切线路或设备，其次，设备或电力线路故障时，能够及时将故障部分切除，近一步防止扩大事故范围，保证无故障部分继续运行。
从国际市场来看，世界先进工业国家对智能高压电器在电力系统高压领域的发展前景和潜在效益持乐观态度，增加研究投入和开发工作。在数字信号传输技术的广泛应用下，大大缓解了信号传播中，干扰的影响程度等，其高科技应用，有利于智能断路器技术的快速发展。
1.2.2 大容量试验室
大容量电力系统的实现是基于大容量开关设备的控制，产品在最终生产定型之前按照标准和规定进行生产。大容量试验室的主要任务是考核断路器各项性能指标能否符合国家标准的要求，同时，肩负着研究和开发新型断路器能力验证的重要使命。对于电力系统而言，短路故障是最严重的故障，10kV电网下的短路故障电流可达31.5kA，最大可达50kA。因此，短路电流和开断电压是大容量试验室试验能力的重要表征，但是，高压大容量试验控制系统的构建与国际检测机构存在一定的差距。
目 录
1. 绪论 1
1.1 高压断路器短路试验的研究背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与趋势 1
1.2.1 高压交流断路器 1
1.2.2 大容量试验室 2
1.3 论文章节安排 2
2. 短路试验系统简介 4
2.1 高压交流断路器简介 4
2.1.1结构 4
2.1.2 特性 4
2.1.3 功能 5
2.2 大容量短路试验系统简介 5
2.2.1 冲击短路发电机系统 6
2.2.2阻抗调节系统 7
2.2.3突发短路变压器系统 8
2.2.4时序控制系统 8
2.2.5数据采集测量系统 8
2.3 本章小结 8
3.恢复电压、短路电流理论分析 9
3.1 恢复电压的基本概念 9
3.2 三相电路开断时的恢复电压 11
3.3计算方法 14
3.4三相短路关合开断循环典型示波图分析 14
3.5 本章小结 15
4. 短路试验回路仿真研究 16
4.1 直接试验回路原理图 16
4.2交流短路试验系统仿真 17
4.2.1 40.5kV/31.5kA *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
三相短路试验系统 17
4.2.2 瞬态恢复电压、短路电流仿真分析 18
4.3各参数对TRV波形的影响 20
4.3.1 波阻抗Rs对TRV波形的影响 20
4.3.2 Cs对TRV波形的影响 21
4.3.3 时延电容Cp对TRV回路的影响 22
4.4 本章小结 22
5. 实际试验结果 23
5.1短路试验操作流程 .............................................................................................................23
5.2试验现场实际波形 23
5.3本章小结 26
6. 总结与展望 27
6.1 总结 27
6.2 展望 27
6.3 生态可持续发展 28
参考文献 29
致谢 30
1. 绪论
1.1 高压断路器短路试验的研究背景及意义
高压交流断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备，需要能够关合和开断电力系统中的短路故障,当系统发生短路故障时,为了保证系统安全稳定运行，必须准确顺利地切除短路故障。
高压交流断路器的试验类型在产品开发和设计中起着极其重要的作用，它能够给产品的研发和设计提供设计方向的正确性和试验数据的可靠性，这也是确保产品投入实际工程的唯一方法。它主要包括绝缘试验、容量试验、电磁兼容试验和机械温升试验，其中容量试验是型式试验中耗费最多的人力、物力和财力的试验部分。容量试验中的关合试验和大容量短路开断试验具有技术高，难度大，电弧参数测量困难，电磁暂态过程复杂等特点。对于电力系统，短路故障是最严重的故障。以10kV电网为例，短路故障电流可达31.5kA，最大甚至50kA。因此，整个型号的高压交流断路器型式试验中的大容量开断试验是最重要的。国内外专家和试验工程师对本部分牵涉的技术问题和理论进行了广泛的探索和研究工作。
因此，按照IEC标准和国家标准进行高压交流断路器的型式试验尤为重要。短路故障开断试验是确定高压交流断路器在投入系统运行时是否具备开断短路故障的唯一标准。目的就是为了判定断路器短路开断能力是否合格。
1.2 国内外发展现状与趋势
1.2.1 高压交流断路器
随着我国电力公司的快速发展和电网建设规模的扩大，高压交流断路器的使用不仅对数量有很大的需求，在设备的稳定性，可靠性，服务水平和技术含量方面也有着很高的要求。简而言之，高压交流断路器在电网中起着双重作用，首先，根据电网所需要的投切线路或设备，其次，设备或电力线路故障时，能够及时将故障部分切除，近一步防止扩大事故范围，保证无故障部分继续运行。
从国际市场来看，世界先进工业国家对智能高压电器在电力系统高压领域的发展前景和潜在效益持乐观态度，增加研究投入和开发工作。在数字信号传输技术的广泛应用下，大大缓解了信号传播中，干扰的影响程度等，其高科技应用，有利于智能断路器技术的快速发展。
1.2.2 大容量试验室
大容量电力系统的实现是基于大容量开关设备的控制，产品在最终生产定型之前按照标准和规定进行生产。大容量试验室的主要任务是考核断路器各项性能指标能否符合国家标准的要求，同时，肩负着研究和开发新型断路器能力验证的重要使命。对于电力系统而言，短路故障是最严重的故障，10kV电网下的短路故障电流可达31.5kA，最大可达50kA。因此，短路电流和开断电压是大容量试验室试验能力的重要表征，但是，高压大容量试验控制系统的构建与国际检测机构存在一定的差距。
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