[01077682]一种新型10kV开关装置的控制方法

课题来源与背景：随着电力工业和应用技术的发展，现代电力应用对电能质量和供电可靠性水平提出了更高的要求。以往电力系统无功功率调节和电压水平稳定控制主要采用同步调相机和并联电容器组，二者在应用上各有优缺点。同步调相机无功功率可以连续调节，其不但可以发出无功功率也可以在一定范围内吸收无功功率，功率和电压调整效果较好；同步调相机属于旋转电气设备，结构较复杂、运行维护工作量大、投资大。电力电容器结构简单，投资费用低，但是其不能连续调节所发出的无功功率值，而且其无功补偿容量与安装位置电压平方成比例，当无功不足电压下降时由电容器组起到的无功和电压调节作用受限，更主要的缺点是在电容器投切过程中容易产生过电压和合闸涌流，产生的过电压和涌流对补偿电容器本身以及系统中邻近的其它电气设备将产生冲击，影响设备的使用寿命，甚至造成电容器组的烧损和其它电气设备的损坏，进而造成系统故障，影响正常的生产和生活。近年来出现的静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（SVG）和静止无功补偿装置（STACOM）虽让能够较好的满足无功功率补偿的应用需要，但是其控制系统复杂、运行维护条件较高，采用的控制开关为电力电子器件，在电压等级较高、工作电流较大的场合需要对各电力电子开关串并联组合作为控制开关，这种情况下将大大增加投资成本和控制系统的复杂程度，对装置的过压、过流和过温保护提出十分苛刻的要求。基于以上论述，该研究成果提出一种兼具电力电子开关控制精确和机械开关耐压、通流能力大优点的高性能、低成本高可靠性的组合开关装置和电力无功补偿应用方法。技术原理及性能指标：该成果涉及一种新型10kV开关装置及其控制方法，开关装置本体主要由组合开关模块单元、三相电流互感器、三相电压互感器和开关操作智能控制器组成。组合开关模块单元包括高压真空断路器、真空隔离开关和电力电子开关。高压真空断路器用于承载关合和分断操作时的动态电流以及正常工作时的负荷电流；电力电子开关用于精确控制待控主电路关合和分断时刻、短时承载待控主电路电流；真空隔离开关用于配合高压真空断路器和电力电子开关工作。三相电压互感器和三相电流互感器分别将其实时检测的待控主电路的工作电压和工作电流。开关操作智能控制器实时跟踪待控主电路的工作电压相位和工作电流相位，并根据组合开关模块单元的拓扑结构和控制策略实现组合开关模块单元中的高压真空断路器和真空隔离开关分、合闸控制、及电力电子开关导通截止控制。技术的创造性与先进性：该成果的技术特设就是提供一种新型10kV开关装置及其控制方法，其可以实现高压、大电流的低成本高精度应用。利用机械式触电开关与电力电子器件特殊结构组合，提高纯电力电子器件需要大量串并联的形式才能达到所需的额定电压和通流需要，同时降低了系统的控制复杂性，简单的电力电子开关主要任务是提高系统动作精度。由机械开关承载主要的工作电压和电流，大幅降低了设备的成本和运行维护成本。技术的成熟程度，适用范围和安全性：鉴于该成果涉及技术的先进性，降低了装置本题即控制的复杂性，研究成果具有电力电子操作的快速性和准确性，又具有机械式高压开关装置强大的耐压和通流能力。避免了大量电力电子开关控制所需的复杂电路、附加的限压和过流保护装置及散热装置。工作性能可靠，安全性强。应用情况及存在的问题：该研究成果所涉及到的机理和应用技术，历经改进和实际应用，得到了较好的性能。经过积累，取得了良好的使用和运行经验，获得了相关国家知识产权保护，正处在产业化和积极推广阶段。