隨著電力負(fù)荷的增長、新能源電力在配網(wǎng)接入比例的增加，電網(wǎng)可能出現(xiàn)短路電流超過系統(tǒng)一次設(shè)備*大保護(hù)容量的現(xiàn)象。為此，國網(wǎng)遼寧電力聯(lián)合中國電科院等8家單位開展磁偏置超導(dǎo)限流器研制關(guān)鍵技術(shù)研究和示范應(yīng)用——
近日，10千伏磁偏置超導(dǎo)限流器樣機(jī)在國網(wǎng)遼寧省電力有限公司66千伏張臺(tái)子變電站完成掛網(wǎng)示范應(yīng)用，目前設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好。這標(biāo)志著這一歷時(shí)6年的項(xiàng)目研發(fā)成果落地，為電網(wǎng)大容量短路限流保護(hù)技術(shù)提供了新的解決方案，也為后續(xù)超導(dǎo)限流器的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
遼寧電網(wǎng)具有重工業(yè)用電負(fù)荷大、季節(jié)性負(fù)荷變化明顯、新能源電力接入比例高等特點(diǎn)，電網(wǎng)局部短路容量大。磁偏置超導(dǎo)限流器可限制電網(wǎng)的短路容量，強(qiáng)化電網(wǎng)保護(hù)運(yùn)行特性，解決電網(wǎng)大容量保護(hù)問題。
一、概述（WBGKC-G高壓斷路器計(jì)量分析儀性能穩(wěn)定）
隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)用電的可靠性要求越來越高，高壓斷路器在電力系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。機(jī)械特性參數(shù)是判斷斷路器性能的重要參數(shù)之一。GKC-F型高壓開關(guān)機(jī)械特性測(cè)試儀，是我廠依據(jù)*新的《高壓交流斷路器》GB1984-2003為設(shè)計(jì)藍(lán)本，參照中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高電壓測(cè)試設(shè)備通用技術(shù)條件》第3部分，DL/T846.3-2004高壓開關(guān)綜合測(cè)試儀為設(shè)計(jì)依據(jù)，為進(jìn)行各類斷路器動(dòng)態(tài)分析提供了方便，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量出各種電壓等級(jí)的少油、多油、真空、六氟化硫等高壓斷路器的機(jī)械動(dòng)特性參數(shù)。
二、功能與特點(diǎn)（WBGKC-G高壓斷路器計(jì)量分析儀性能穩(wěn)定）
2.1測(cè)試功能
（1） 合（分）閘順序 （12）超行程
（2） 合（分）閘*大時(shí)間 （13）過行程
（3） 三相不同期 （14）剛合（分）速度
（4） 同相不同期 （15）*大速度
（5） 合（分）閘時(shí)間 （16）平均速度
（6） 動(dòng)作時(shí)間 （17）金短時(shí)間
（7） 彈跳時(shí)間 18）無流時(shí)間
（8） 彈跳次數(shù) （19）電流波形曲線(動(dòng)態(tài))
（9） 彈跳幅度 (20) 時(shí)間行程速度動(dòng)態(tài)曲線(ms)
（10）行程 (21) 時(shí)間速度行程動(dòng)態(tài)曲線(mm)
（11）開距
單位均為: 時(shí)間ms 速度 m/s 距離 mm
2.2特點(diǎn)
（1）可做電動(dòng)操作和手動(dòng)操作;
（2）適應(yīng)500KV電壓等級(jí)以內(nèi)各種高壓斷路器的機(jī)械動(dòng)特性測(cè)試；
（3）可實(shí)測(cè)行程和自定義行程；
（4）能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器的單合、單分、合分、重合,重分操作；
（5）接線方便，操作簡(jiǎn)單，操作時(shí)只需一次合（分）動(dòng)作便可得到合（分）全部數(shù)據(jù)，可選擇保存50組數(shù)據(jù)，提供后期查詢和上傳電腦長久保存,也可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)閱打印所有數(shù)據(jù)及運(yùn)動(dòng)曲線圖；
（6）采用漢字提示以人機(jī)對(duì)話的方式操作；
（7）數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，抗干擾性強(qiáng)，體積小，重量輕，美觀大方；
（8）機(jī)內(nèi)配有時(shí)鐘電路，可顯示當(dāng)前年、月、日、時(shí)、分、秒，即使斷電，也能自動(dòng)保存設(shè)置數(shù)據(jù)及測(cè)試數(shù)據(jù)；
（9）機(jī)內(nèi)帶有延時(shí)保護(hù)功能，斷路器動(dòng)作后能自動(dòng)切斷動(dòng)作電源，很好的保護(hù)了斷路器設(shè)備和高壓開關(guān)測(cè)試儀；
（10）儀器內(nèi)置直流電源,可選擇范圍:30-230V/10A),不存在常規(guī)整流電源輸出瞬間的電壓跌落,用以試驗(yàn)開關(guān)動(dòng)作電壓非常精準(zhǔn).
（11）能動(dòng)態(tài)地為您分析出斷路器每1ms時(shí)間內(nèi)的、行程、速度之間的關(guān)系；
（12 可配置上傳軟件，實(shí)現(xiàn)電腦存檔和網(wǎng)上查閱, 打印。
三．技術(shù)指標(biāo)（WBGKC-G高壓斷路器計(jì)量分析儀性能穩(wěn)定）
環(huán)境組別：屬GB6587.1-1986《電子測(cè)量儀器環(huán)境試驗(yàn)總綱》中的Ш組儀器.
型式：便攜式 包裝：鋁合金箱
尺寸與重量：:
主 機(jī)： 440×300×150(mm) 5 (kg)
附 件： 440×300× 80(mm) 3 (kg)
工作電源：AC220V ±10% 頻率：50Hz ±5%
環(huán)境溫度：-10°C~40°C 相對(duì)濕度：≤85%
絕緣電阻：≤2MΩ
介電強(qiáng)度：電源進(jìn)線對(duì)機(jī)殼能承受1.5KV1分鐘的耐壓測(cè)試。
時(shí)間測(cè)試范圍：1~499.9ms 分辯率：0.01ms 精度≤0.1%
速度測(cè)試范圍：15m/s 分辯率：0.01m/s 精度±1%
行程測(cè)試范圍：不限 分辯率：0.01mm 精度±1%
直流電源選擇范圍: 25-265V/10A 分辯率：1V： 精度≤±1%
四．術(shù)語定義（WBGKC-G高壓斷路器計(jì)量分析儀性能穩(wěn)定）
1.合.分時(shí)間:
從接到合(分)閘指令瞬間起到所有極觸頭都接觸(分離)瞬間的時(shí)間間隔
2.合.分同期性:
各斷口間的觸頭接觸(分離)瞬間的*大時(shí)間差異。
3.彈跳時(shí)間:
開關(guān)動(dòng)觸頭與靜觸頭在合(分)閘操作中,從第1次合上(分開)開始到*后穩(wěn)定地合上(分開)為止的時(shí)間。
4. 動(dòng)作時(shí)間: (觸頭動(dòng)作時(shí)間)
從接到合(分)閘指令瞬間起到觸頭剛運(yùn)動(dòng)瞬間的時(shí)間.
5. 彈跳次數(shù):
開關(guān)動(dòng)觸頭與靜觸頭在分（合）閘操作中，分開（合上）的次數(shù)。
6. 彈跳幅度:
開關(guān)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)過程中,動(dòng)觸頭的*大反彈值.
7. 行程:
分、合閘操作中，開關(guān)動(dòng)觸頭起始位置到任一位置的距離。
8. 開距:
分位置時(shí),開關(guān)一極的各觸頭之間或其連接的任何導(dǎo)電部分之間的總間隙。
9. 超行程:
合閘操作中，開關(guān)觸頭接觸后動(dòng)觸頭繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的距離。
10.過行程:
分、合閘操作中，開關(guān)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)過程中的*大行程和穩(wěn)定后行程的距離差.
11.剛合(分)速度:
開關(guān)合(分) 閘過程中,動(dòng)觸頭與靜觸頭接觸(分離)瞬間的運(yùn)動(dòng)速度
12.平均速度: 開關(guān)合(分)閘操作中,動(dòng)觸頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的行程與時(shí)間的比值。
13.金短時(shí)間:
在合-分操作中，從所有極各觸頭都接觸瞬間起到隨后的分操作時(shí)在所有極中弧觸頭都分離瞬間的時(shí)間間隔。
五. 面板結(jié)構(gòu)（WBGKC-G高壓斷路器計(jì)量分析儀性能穩(wěn)定）
1．面板結(jié)構(gòu)(圖一)
六. 斷口線的連接
6.1斷口線的連接
該儀器可同時(shí)測(cè)出六個(gè)斷口機(jī)械特性參數(shù)。
（1）單斷口接線
將開關(guān)一端（三觸頭）對(duì)應(yīng)連接儀器 A、B、C 斷口信號(hào)輸入端，另一端任意連接到儀
器共公端（斷口信號(hào)輸入）（圖二）
（2）雙斷口接線
將開關(guān)一端(六觸頭)分別對(duì)應(yīng)連接到儀器A-C’ 斷口信號(hào)輸入端，另一端任意連接到儀器共公端（斷口信號(hào)輸入）（圖三）
6.2 合、分閘信號(hào)線的連接
（1） 彈簧機(jī)構(gòu)（圖四）
（2） 電磁機(jī)構(gòu)（圖五）
七. 傳感器的選配
7.1線性電阻傳感器（CWY30-2K型）直線位移：1-30mm
適用對(duì)象：真空斷路器
距離范圍：<30mm 誤差：0.1mm
速度：≥5m/s 誤差：0.1m/s
7.2角度位移傳感器（WDS65-1K型）
適用對(duì)象：SF6斷路器 角位移：345o
距離范圍：自定 分辯率：0.1o
速度：≥15m/s 分辯率：0.1%
7.4安裝時(shí)注意要點(diǎn)：
（1）盡量使用傳感器中部位置，確定觸頭的分合位置，使動(dòng)觸頭的行程包含在滑桿的行程中，讓滑桿上下運(yùn)動(dòng)時(shí)留有緩沖余量。
（2）安裝要緊固可靠，在測(cè)試中使傳感器本體與開關(guān)本體不能產(chǎn)生相對(duì)位移。
（3）傳感器屬于精密電子儀器，各個(gè)部位請(qǐng)一定要注意防水防塵，盡量保持干燥清潔。
2016年，遼寧電網(wǎng)一座220千伏變電站出現(xiàn)53千安培的短路電流，超過了電網(wǎng)斷路器50千安培的開斷容量。常規(guī)斷路器開斷容量不足，難以實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)響應(yīng)，只有采取對(duì)短路故障限流的方式，才能保證斷路器可靠動(dòng)作。傳統(tǒng)的限流器通過開關(guān)投切將限流阻抗引入到電網(wǎng)中，存在限流損耗大、響應(yīng)時(shí)間長的問題。磁偏置超導(dǎo)限流器依托磁偏置雙分裂電抗器限流能力強(qiáng)和超導(dǎo)材料阻抗快速響應(yīng)、低損耗的特點(diǎn)，可為電網(wǎng)大容量短路故障限流問題提供新的技術(shù)路線。
為此，國網(wǎng)遼寧電力統(tǒng)籌組織，中國電力科學(xué)研究院有限公司牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院、清華大學(xué)等單位組成攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，依托多項(xiàng)國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目和國網(wǎng)遼寧電力科技項(xiàng)目，開展磁偏置超導(dǎo)限流器原理研究、樣機(jī)研制及掛網(wǎng)運(yùn)行研究。
“攻關(guān)團(tuán)隊(duì)剛成立時(shí)，對(duì)超導(dǎo)限流器技術(shù)了解不夠深入，只知道是超導(dǎo)技術(shù)在故障限流方面的實(shí)際應(yīng)用。如何為超導(dǎo)限流器提供冷卻環(huán)境實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)阻抗快速下降，如何實(shí)現(xiàn)雙分裂電抗器可靠觸發(fā)和超導(dǎo)組件快速限流，這些問題并沒有成熟的技術(shù)路線和解決方案可以參考?？梢哉f，我們攻關(guān)團(tuán)隊(duì)是摸著‘超導(dǎo)技術(shù)’的石頭，過‘限流器’的河。”遼寧電科院超導(dǎo)限流技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)核心成員王帥介紹。
隨著研究工作的逐漸深入，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)逐項(xiàng)攻克雙分裂電抗器、無感超導(dǎo)組件、快速斷路器的研發(fā)制造難題，解決低溫循環(huán)冷卻、超導(dǎo)阻抗特性檢測(cè)等技術(shù)問題，于2018年完成10千伏磁偏置超導(dǎo)限流器樣機(jī)的研制，超導(dǎo)限流技術(shù)達(dá)到******。
在該裝置研發(fā)過程中，實(shí)現(xiàn)雙分裂電抗器與超導(dǎo)材料的阻抗特性配合是磁偏置超導(dǎo)限流器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)，直接影響設(shè)備的限流響應(yīng)時(shí)間。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)開展了上百次研發(fā)試驗(yàn)，通過三維多物理場(chǎng)耦合仿真分析，在幾百種設(shè)計(jì)方案中尋找到了超導(dǎo)帶材*佳的空間布局結(jié)構(gòu)，解決了磁偏置超導(dǎo)限流器的阻抗特性配合問題。
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