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800kV断路器合闸电阻电热应力分布及绝缘损伤机理关键技术研究与应用

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成果主要完成人

陈博栋、包艳艳、刘 康、王 锋、张广东、王海龙、吴玉硕、郭 陆

项目概况

罐式断路器合闸电阻在断路器合闸过程中用以抑制合闸涌流、操作过电压,目前西北地区800kV断路器合闸电阻故障缺陷率较高,整体组件无法满足频繁操作的运行要求。尤其是特高压换流站交流滤波场断路器在系统运行方式变化需频繁投切的情况下,合闸电阻片的损伤问题更为突出。经大量开罐检查发现主要问题集中在合闸电阻片不同程度的损伤破裂,在分合闸操作过程中损伤不断积累导致碎片跌落造成内部闪络击穿。问题表现出800kV断路器动作组件与电阻片在操作动作过程中相互匹配性不足,无法满足长期运行中频繁动作的要求,同时800kV断路器在运行过程中没有有效的检测手段来评估合闸电阻部件的损伤程度,通过停电进行开罐人工检查,既影响电网整体的可靠性,又增加了断路器内带入异物的风险。 项目针对800千伏罐式断路器分合闸动作特性采用实验研究、理论分析及仿真计算相结合的方法,研究极端环境不同老化条件下合闸电阻缺陷产生、发展特征,分析合闸电阻老化特征及机理;研究不同老化条件下合闸电阻阻值等电气性能变化特征,建立合闸电阻缺陷和电气性能间关系,提出不同老化条件下合闸电阻电气性能变化模型;采用不同方法诊断不同老化条件下合闸电阻缺陷,提出合闸电阻缺陷诊断方法,建立不同老化条件下合闸电阻缺陷诊断及风险评估方法。 本项目获得了断路器合闸电阻片电气和结构等宏微观特性信息,掌握合闸电阻在分合闸振动过程中的电-热-应力动态分布特性,探析合闸电阻片材料损伤演化机理,明确合闸电阻破损导致断路器异常原因,提出抑制合闸电阻损坏的改进措施,从而采取针对性措施提高罐式断路器安全性和可靠性,为西北地区电网断路器运行提供有效的理论和技术支撑,研究成果居于国内先进水平。项目成果推广后,通过解决断路器合闸电阻破损故障问题,提升电力装备运行可靠性,减少非计划停电造成巨大损失。项目成果可为我国未来直流输电工程建设或现有工程的升级改造提供理论指导与工程实践依据。