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主要解决换流回路拓扑重构与回路拓扑优化,开发基于电磁斥力驱动、永磁力保持、并具有联动关合功能的新型直流真空开关模块,给出基于直流模块串联开断机理,即多间隙串联开断直流更高电压等级高压断路器研发,为解决大容量远距离直流输电技术与装备中关键技术瓶颈扫除障碍。
在文中,作者指出,在进行基于智能模块串联技术的高压直流真空断路器设计与仿真前要解决如下研究:
1)高压直流串联开断的特征参数与表征。特征参数包括多模块的均压与动作同期性等,直流模块的分断电流频率比工频高一个数量级,因此要研究多直流开断模块的均压条件与交流的区别、动作同期性参数与冗余,得到具体而合理的指标。
2)基于换流技术的智能光控直流开关模块及其串联控制。处于高电位的直流模块转移回路需要足够的电能供应,移植工频智能光控模块的概念处理自具电源,重新分析与设计。高控制精度的模块结构设计与分析是研究重点。
3)智能模块串联的动态介质恢复过程仿真。与工频串联模块有统一的电流零点不同,基于换流技术的智能光控直流开关模块串联不单电流频率高一个数量级,过零点也不在同一瞬间。因此,首先要进行基于智能光控直流开关模块串联的高压直流开断系统仿真分析,完成仿真实验,指导实验样机的设计与制作,推进直流真空开关向高电压等级应用发展。
本文总结
分析了高压直流短路开断整体方案,提出基于快速机构与联动关合的换流开断技术,给出直流智能真空开关模块总体设计和典型参数选取。
结合作者在交流领域应用光控智能真空开关模块串联,组成新形式高电压断路器的经验,提出基于直流智能模块技术串联的高压直流断路器方案,为高压直流断路器探索一条新路径。该方案对未来智能电网直流组网策略制定具有指导作用。
基于多参数融合模型对直流真空断路器弧后介质恢复进行研究。利用连续过渡模型对介质恢复前期鞘层发展阶段进行分析,弧后触头间隙离子鞘层厚度呈指数趋势增长,并承受暂态恢复电压。
基于Farrall公式对介质恢复中期金属蒸气粒子衰减阶段进行分析,根据主回路中电流波形,完善分析模型,并作仿真分析,得到金属蒸气密度衰减规律。
基于击穿统计特性分析介质恢复后期静态耐压阶段,根据真空间隙击穿累积概率与电场应力之间的关系,得到不同间隙距离下,击穿累积概率随间隙两端电压变化的规律。
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