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科研动态

潘垣团队研制的高压断路器开断容量达国际最高水平

发表时间:2018-09-30 作者:朱瑞东 浏览次数:

2018年9月17日,学院潘垣院士、何俊佳教授、袁召老师等在南方电网重大科研攻关项目“大容量短路电流开断装置研发及工程应用”支持下研发的220kV系统用大容量短路电流开断装置,在西安国家高压电器产品质量监督检验中心成功通过100kA级短路电流开断试验,使我国220kV系统用高压断路器的开断容量指标达到国际最高水平。

252kV大容量短路电流开断装置在西安成功通过252kV/101kA开断试验

随着电力系统规模不断扩大,系统短路电流水平也不断上升。珠三角、长三角等电力负荷中心220kV系统在最大运行工况下的短路电流已达100kA量级,迫切需要大容量断路器为系统的安全运行提供保护。国内220kV系统用大容量断路器目前的最大开断能力仅为63kA,已不能满足故障电流开断要求。国外仅ABB、西门子分别研制出252kV/245kV电压等级的90kA断路器,因其技术垄断地位卖出天价,且仍不能完全满足系统短路保护的需要。

面对负荷中心断路器开断能力严重不足的困境,潘垣院士在2007年提出了基于高耦合度分裂电抗器实现断路器并联的的大容量开断装置技术方案。在潘院士带领下,何俊佳、袁召等老师和数届研究生在“十一五”科技支撑计划支持下,研制出126kV/5000A-80kA真空断路器,并于2014年在武汉供电局挂网运行。

为解决珠三角地区电网发展对大容量开断装置提出的迫切需求,团队于2014年10月联合广州供电局、西电等单位,研发220kV系统用大容量开断装置,并得到南方电网重大科研攻关项目支持。其中,我校负责开断装置的核心部件——高耦合度空心分裂电抗器——的研制。经过近四年的技术攻关,克服了高耦合度下的横向绝缘设计、超大电流下的动热稳定/温升设计、高耦合并联线圈间循环电流消除等难题,研制了耦合系数达到0.97的空心分裂电抗器。以此耦合电抗器基础的大容量开断装置,于2018年9月17日在西安国家高压电器产品质量监督检验中心进行了开断试验,成功开断101kA(交流有效值)短路电流,超过ABB、西门子等国际著名电器设备制造公司现有产品开断能力。

图为团队研制并由西电生产的252kV/3150A-100kA断路器在南网某220kV变电站安装,近期将带电试运行。

该试验的成功为我国占领“大容量短路电流开断装置”领域国际制高点和工程化应用打下了基础,为我国电力系统大容量短路电流开断的难题提供了更为有效经济的解决方向,研究成果得到业主方南方电网公司和开关电器行业的密切关注和肯定。团队以本项目并联开断限流机理为基础提出的经济型限流器方案,已获得2018年科技部重点研发计划项目支持,立项启动“500kV及以上电压等级经济型高压交流限流器的研制”。团队将在该项目支持下,联合设计单位、制造单位、运行单位,力争将团队提出的独具特色的“大容量短路电流开断装置”推广应用于更高电压等级。