1120 kV特高压直流隔离开关的核心问题在于其通流能力,而载流系统的接触部位温升大小决定了隔离开关的通流水平.文中从接触电阻理论出发,研究了接触压力与接触点数对接触电阻的影响规律,设计了一种双层环形触指/触头载流结构,开发了环形触指的制造加工工装及加工工艺流程,并在环形触指/触头的基础上设计出了高载流技术的新型1120 kV特高压直流隔离开关.为进一步研究隔离开关载流性能,文中对触指/触头接触部位进行了独立的电—热耦合分析,结果显示载流系统最大温升61.56 K,满足国标规定的温升值65 K.最后,通过隔离开关载流系统温升试验、动热稳定试验以及直流隔离开关整机的绝缘试验,进一步验证了设计的载流系统的可靠使用性能.

以国内外电站应用量最大的126 kV隔离开关为研究对象,根据其结构特点及经常出现故障的原因,通过三维仿真分析及抗震计算,得出隔离开关周围空气域的电场分布及主导电系统的温度分布,从而优化结构设计中的薄弱环节,得到满足要求的技术参数.通过隔离开关真型抗震试验、温升试验、绝缘试验研究,解决了隔离开关在正常运行中的失效问题,校核了隔离开关的抗震水平和机械强度,验证了隔离开关的绝缘能力.设计出的新型高压隔离开关满足运行要求,为后续隔离开关设计分析提供了理论的解决方法.

800 kV交流隔离开关是超高压变电站关键装备之一,其平衡弹簧是减轻所需外载荷、提高装备可靠性的重要组件.围绕800 kV高压隔离开关展开研究,首先基于运动简图进行主闸刀的机构运动分析,获得隔离开关结构势能的理论方程.然后通过虚拟样机技术,利用Adams平台建立隔离开关的动力学仿真模型,得到开、合闸动作时初始设计条件下平衡弹簧的弹性势能与运动机构重力势能差值的仿真结果.为进一步缩小弹簧势能和机构势能的差值,对平衡弹簧进行优化设计,仿真分析结果表明,优化后的平衡弹簧势能与机构势能差值的最大变化量比初始方案减少了约28％,即隔离开关工作时所需外载荷大大减小.

复合绝缘子用于支撑高压隔离开关的主导电系统,既要保证隔离开关分合闸时的强度要求,又要保证输电线路高、低压侧的绝缘要求.文中根据复合绝缘子电场分析理论以及所受组合载荷理论,对复合绝缘子进行结构设计并建立三维仿真模型.通过仿真分析得出复合绝缘子在不同端子拉力作用下的应力变形情况以及复合绝缘子周围空气域的电场分布情况.然后通过型式试验测量复合绝缘子在不同端子拉力状态下的偏移量,同时将其配置在高压隔离开关上进行绝缘试验测试.通过仿真分析和型式试验测试得出,文中设计的复合绝缘子结构合理,机械特性和绝缘特性满足要求,对后续其它系列复合绝缘子结构设计具有重要的指导意义.

水平伸缩式隔离开关主闸刀在分、合闸过程中存在重力矩的变化,为了减少机构的输出力矩且使主闸刀运行平稳,需在下导电管内配置合适的平衡弹簧以匹配主闸刀分、合闸过程中的重力矩变化。平衡弹簧的配置是否科学直接影响着整个主闸刀系统的平稳与否,文中以1 120 kV直流隔离开关为研究对象,通过理论分析了整个主闸刀系统的机械运动特性,提出了平衡弹簧的一般设计方法。

高压直流输电在远距离大容量输电和电力系统联网方面具有明显的优势,它在中国西电东送和全国联网工程中起到重要的作用。直流隔离开关的技术要求相对交流隔离开关要严格的多,文中针对特高压直流输电工程的实际需要,从产品选型、触头结构、均压环设计、抗震分析等方面进行了深入探讨,对关键设计点提出了一些新的设计思路和观点。通过理论分析、试验验证以及工程应用,结果表明,双柱折叠插入式隔离开关更适合特高压直流输电工程长期通流及安全可靠运行需要。

为适应±800 kV特高压直流输电工程的建设步伐,公司以408 kV直流隔离开关为研究对象,在产品结构形式、绝缘子的布置方式、外部电场仿真及屏蔽环结构优化等方面开展了研究,研制出了408 kV双柱单臂折叠插入式直流隔离开关样机,通过型式试验验证了方案可行性和各项技术指标.

隔离开关的直流电场仿真对于优化和校核隔离开关结构、缩短产品的研发周期、降低产品的研发费用、指导产品的研发方向有着重要的意义。在1 120 kV直流隔离开关的设计过程中,为了加快研发进程,给隔离开关均压环的设计明确方向,文中就断口距离、动静侧均压环管半径、动侧屏蔽环管半径对1 120 kV直流隔离开关电场强度大小的影响做了分析,得出1 120 kV直流隔离开关在均压环管半径200 mm、屏蔽环管半径150 mm时,其均压环处场强小于3 kV/mm,此时隔离开关电场屏蔽良好,不会发生断口和对地击穿。

According to China's UHV DC transmission project on the low side DC disconnectors mechanical, electrical resistance, earthquake and other performance requirements,detailed descript the ZGW5-100D/J5500 type HVDC disconnectors design, prototype development, testing and other situations. Experimental results show that the developed ZGW5-100D/J5500 type HVDC disconnectors technical parameters and performance indicators etc. can meet current UHV DC transmission project requirements.

The disconnector is a circuit switching equipment used in no load condition.In 2005,China took the lead in the Northwest power grid construction,the first 750 kV line and substation installation height of about 2 000 m above sea level.Therefore,the development for high altitude areas of the 800 kV high-voltage AC disconnector is an important topic in high-voltage power field,have a significant role in engineering applications.This article based on reviews of the foreign 800 kV UHV disconnector development,and through the discussion and research of 800 kV high-voltage disconnector insulation distance calculation,grading ring design and some technical parameters,some preliminary conclusion are drawn.According to the environmental characteristics of the northwest area in China,study line statistical withstand voltage calculations to determine the high altitude of 800 kV high-voltage AC disconnector insulation parameters and to develop 800 kV high-voltage AC disconnector of structural parameters for the development of 800 kV high-voltage AC disconnect switch provides the technical support.