[发明专利]一种快速真空断路器及其控制系统

说明书

本发明涉及一种快速真空断路器及其控制系统，应用于500KV输电线路上，该快速真空断路器包括至少3个串联连接的单元模块，每个单元模块包括两组串联连接的断路器组件，每组断路器组件至少包括并联连接的第一主断路器、第二主断路器和均压电容，第一主断路器还与第一均流电抗串联连接后与均压电容并联，第二主断路器还与第二均流电抗串联连接后与均压电容并联。该快速真空断路器采用三个串联单元模块以及两并两串的四个主断路器组成的单元模块构成一个多断口的串联快速真空断路器，该快速真空断路的开断时间降低到10ms，解决了现有断路器的开关开断时间40ms，无法满足500kV输电线路电力系统的稳定性和送电能力的技术问题。

技术领域

本发明涉及断路器技术领域，尤其涉及一种快速真空断路器及其控制系统。

背景技术

在电力系统的电网实际运行中，交流输电线路的送电能力主要受两方面制约，一方面是线路的热稳定约束；另一方面是电力系统的暂态稳定约束，包括暂态功角稳定约束、暂态电压稳定约束以及暂态频率稳定约束。

目前，交流输电线路的送电能力的电网范围内500kV交流线路(如西电东送交流通道)存在较多暂稳极限低于热稳极限的情况。例如：在2018年迎峰度夏方式计算中，广东交流入口的热稳极限为9300MW，双线检修时，受限于山花N-2和贤令山解列主变故障后梧州站暂态电压失稳，广东交流入口的暂稳极限为6300MW，线路的送电能力有较大的提升空间。而在广东、广西等区域电网内大容量电厂送出时，电力系统发生故障后容易导致电网暂态失稳，例如：在2018年迎峰度夏方式计算中，龙河甲线检修时，为了避免500kV龙平线N-1故障后龙滩电厂出现功角失稳，需限制龙滩电厂出力不超过3000MW。对于这种暂态稳定极限低于热稳极限的情况，交流输电线路的送电能力由暂态稳定极限决定。

电力系统暂态稳定指的是电力系统受到大干扰后，各发电机保持同步运行并过渡到新的或恢复得到原来稳定运行状态的能力。暂态稳定极限低的一个关键原因是500kV输电线路故障的隔离耗时较长，加速了故障及恢复过程中系统暂稳特性的恶化，在一定程度上减弱了输电线路的送电能力和电力系统的稳定性。因此，减小500kV输电线路的故障隔离时间对于增强输电线路的送电能力以及提升电网的安全稳定性具有重要意义。根据《南方电网安全稳定计算分析导则》(以下简称“导则”)中关于电力系统故障切除时间的规定，对于500kV高压交流输电线路，在仿真计算时采用的快速保护故障切除时间按照近故障点侧90ms，远故障点侧100ms考虑，除了留出一定裕度外，包括了开关开断时间40ms，以及继电保护故障检测、判别与出口时间共计约35ms。

基于目前导则中规定的故障切除时间，电力系统的电网区域内500kV交流输电线路的送电能力受到了较大限制。目前电力系统入网的550kV交流断路器开断时间技术规范书要求低于60ms，以目前的断路器制造工艺及技术水平，大部分厂家的断路器开断时间可以达到40ms左右。为了降低电力系统故障切除时间，进而提升电力系统的暂态稳定极限，需要设计一种开断时间短的断路器。

发明内容

本发明实施例提供了一种快速真空断路器及其控制系统，用于解决现有断路器的开关开断时间40ms，无法满足500kV输电线路电力系统的稳定性和送电能力的技术问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种快速真空断路器，应用于500KV输电线路上，该快速真空断路器包括至少3个串联连接的单元模块，每个所述单元模块包括两组串联连接的断路器组件，每组所述断路器组件至少包括并联连接的第一主断路器、第二主断路器和均压电容，所述第一主断路器还与第一均流电抗串联连接后与所述均压电容并联，所述第二主断路器还与第二均流电抗串联连接后与所述均压电容并联。