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基于智能模块的高压直流真空断路器研究

2015-09-21 15:23来源:电气技术关键词:高压直流断路器智能电网能源互联网收藏点赞

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在直流真空开关分断过程分析中,分别利用连续过渡模型、Farrall公式、击穿统计特性对直流真空断路器电弧强迫过零点弧后介质恢复前期、中期及后期进行数值仿真分析,并采用对照分析方法分析介质恢复各阶段主要影响因素及其效应。本研究引用交流系统智能真空开关模块串联开断的成功经验探索HVDC短路开断新的路径,并给出了直流电弧分断过程的零区分析,可指导直流真空开关模块的开发。

智能电网能源互联网的重要组成部分,其中高压直流(HVDC)输电以交流系统不可替代的优点,在远距离大容量输电、风电与光伏发电集电网等领域方面得到广泛应用,是构架远距离、高传输节能、窄线路走廊、高运行可靠性智能电网的组成部分。

研究开发大容量远距离直流输电技术与装备已被列为《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》能源重点领域中超大规模输配电和电网安全保障优先主题重点研究内容。

推进智能电网建设,依托智能模块等先进技术,发展高压大容量、高效率、远距离先进输电,增强远距离直流输电可靠性已融入国家战略。在高压领域,多端直流输电技术在20世纪60年代就被提出[1]。

进入21世纪以来,保护环境的呼声越来越高,如欧盟为了完成节能减排目标,需要可再生能源在2020 年达到能源份额的20%,因此需建设大量的海上风电场[2]和太阳能光伏电站。

为解决并网问题,人们重新提出高压直流输电网的概念[3],其中包括区域直流输电网和区域互联直流网,欧洲甚至提出了“直流超网”(DC Super Grid)的规划[4]。

随着清洁能源和可再生能源的快速推广应用,各电压等级的直流系统以其固有的优点,成为能量传输的首选。海上风力发电技术、太阳能光伏发电技术和燃料电池发电技术的进一步发展和大规模应用,正促使直流系统向互联组网的方向发展[5],在能源互联网中愈显重要。

在海上风电技术需求中,尤其是远海大规模风电场需要,中压直流集电网(MVDC Collector Grid )的概念被提出并逐步走向应用。

直流断路器是直流电力系统的核心组件之一,其基本功能是关合和开断电路,进而改变系统连接方式和拓扑结构,担负着控制和保护双重任务[8]。

直流开关作为直流电网、直流微网[9]灵活操作、故障时快速重构的重要部件,应用前景广阔[10]。但由于保护断路器缺失,HVDC 系统只能点对点输电,难以大规模互联组网,而短路保护几乎均靠变流前的交流侧断路器。因此,解决直流短路开断技术瓶颈对发展直流电力系统意义重大。

针对高压直流短路开断的相关理论与应用,本文分析并确定高压直流短路开断最佳方案及开关介质,即基于换流开断的中频真空开关;提出基于快速机构与联动关合的中压直流开断模块,给出基于智能模块串联组成高压直流断路器新方案。

原标题:基于智能模块的高压直流真空断路器研究
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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