蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行更加平穩(wěn)；
蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全；
蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行效率提高；
蓄能器使系統(tǒng)運(yùn)行能耗降低。

上海邁奧實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司Shangai Mayo（www.www.canqie.cn）可以提供Tobul, Accumulator, Fox, Saip, EPE, Hydroll, Mayo, Hydac, Parker, Olaer, BSD, Roth, Rexroth, Eaton, Hawe, NOK, Stauff等原產(chǎn)的知名進(jìn)口蓄能器，并可提供相應(yīng)同規(guī)格的國(guó)產(chǎn)蓄能器。

 

新型500kV超高壓斷路器液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究

 

【關(guān)鍵詞】SF6斷路器 液壓系統(tǒng) 過(guò)渡過(guò)程 速度高壓斷路器是電力輸送的關(guān)鍵設(shè)備，它在電網(wǎng)中承擔(dān)著控制和保護(hù)的雙重任務(wù)，而操動(dòng)機(jī)構(gòu)是高壓斷路器的關(guān)鍵部件之一。“操動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓化”是國(guó)內(nèi)外發(fā)展的趨勢(shì)。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用是當(dāng)分合閘指令到來(lái)之時(shí)，通過(guò)電磁鐵把分合閘電信號(hào)轉(zhuǎn)為機(jī)械信號(hào)，并通過(guò)多級(jí)液壓閥放大，迅速控制液壓缸帶動(dòng)觸頭動(dòng)作，完成高壓斷路器的分合閘任務(wù)。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)屬于高速大功率雙穩(wěn)態(tài)電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因此對(duì)它的研究必須放在如何高速（動(dòng)作時(shí)間以毫秒計(jì)算），進(jìn)行兩個(gè)穩(wěn)態(tài)（即合閘、分閘狀態(tài)）的轉(zhuǎn)換、大功率（瞬時(shí)功率達(dá)千kW級(jí)）控制基礎(chǔ)上。當(dāng)然考慮到電力輸送的特殊性，可靠性應(yīng)始終放在第一位。1 結(jié)構(gòu)原理   新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)配500 kV雙斷口(50～63)kA落地罐式SF6超高壓二周波斷路器。根據(jù)工作需要液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)必須滿(mǎn)足以下要求：  （1）除動(dòng)作可靠外，還必須確保分合閘狀態(tài)時(shí)具有自保持作用和防“失壓慢合”、“失壓慢分”的作用；  （2）應(yīng)滿(mǎn)足斷路器的固分、固合時(shí)間和分合閘速度特性等要求〔1〕?，F(xiàn)所配斷路器要求固分時(shí)間不大于20 ms，斷路器觸頭的剛分速度為(10.5～11.5) m/s、剛合速度為(4～5) m/s；  （3）液壓缸有良好的緩沖性能，以防止液壓系統(tǒng)過(guò)高的沖擊壓力而造成機(jī)構(gòu)的損壞；  （4）不允許有外泄漏，盡量減少內(nèi)泄，以降低補(bǔ)油泵向蓄能器補(bǔ)油的次數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，在分閘或合閘狀態(tài)額定油壓下，靜止24 h，壓力下降不大于2.5 MPa。  （5）在額定壓力下，分閘操作一次壓力下降不大于2.5 MPa，合閘操作一次壓力下降不大于1.5 MPa。  新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)能滿(mǎn)足上述要求，其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖1。分合閘電信號(hào)分別通過(guò)分合閘電磁鐵驅(qū)動(dòng)一級(jí)球閥，圖1 新型500kV超高壓斷路器液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖控制壓力油經(jīng)一級(jí)閥驅(qū)動(dòng)二級(jí)錐閥，再經(jīng)二級(jí)閥控制三級(jí)閥（由排油閥、進(jìn)油閥兩部分組成），最后由三級(jí)閥控制液壓缸動(dòng)作，是典型的三級(jí)液壓放大結(jié)構(gòu)。二級(jí)閥的設(shè)計(jì)，使分合閘時(shí)都有足夠的差動(dòng)（自保持)壓力。同時(shí)，三級(jí)閥中排油閥上彈簧力作用和進(jìn)油閥上補(bǔ)油油路保證了合閘時(shí)不會(huì)因外界震動(dòng)或閥、缸內(nèi)泄漏等原因產(chǎn)生誤分閘，也保證了系統(tǒng)失壓及泵重新啟動(dòng)升壓時(shí)不致引起慢分、慢合動(dòng)作。三級(jí)閥采用排油閥結(jié)構(gòu)可以獲得較快的分閘速度。液壓缸活塞尾部有階梯形的緩沖裝置，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的活塞有良好的制動(dòng)緩沖作用。采用活塞蓄能器供油，保證系統(tǒng)最高瞬時(shí)流量達(dá)2000 L/min以上。2 仿真分析  計(jì)算機(jī)仿真的目的是在產(chǎn)品制造前就能通過(guò)仿真預(yù)測(cè)產(chǎn)品的性能，并能了解系統(tǒng)中各個(gè)參數(shù)對(duì)性能的影響，尋找一組既能滿(mǎn)足工藝又能滿(mǎn)足系統(tǒng)性能要求的設(shè)計(jì)參數(shù)。超高壓斷路器分閘過(guò)程的性能要求遠(yuǎn)高于合閘過(guò)程，因此，計(jì)算機(jī)仿真主要是針對(duì)分閘過(guò)程的。在充分考慮系統(tǒng)中閥口流量、蓄能器、氣體壓力等各種非線(xiàn)性因素后，建立了新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真〔2～4〕，綜合分析仿真結(jié)果，可以得出：  （1）液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)中，影響斷路器分閘速度性能的關(guān)鍵參數(shù)有系統(tǒng)壓力、液壓缸活塞直徑、三級(jí)閥的排油閥閥口系數(shù)及其最大限位值4個(gè)參數(shù)，應(yīng)綜合性能、結(jié)構(gòu)要求及動(dòng)作可靠性等因素進(jìn)行確定。  （2）在滿(mǎn)足斷路器結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量降低包括負(fù)載在內(nèi)的液壓缸活塞質(zhì)量和負(fù)載力。  （3）由合閘性能要求決定的參數(shù)有液壓缸活塞桿直徑。  （4）對(duì)斷路器剛分速度和固分時(shí)間均無(wú)明顯影響的“軟量”有液壓缸阻尼系數(shù)、二、三級(jí)閥的阻尼系數(shù)。“軟量”對(duì)性能無(wú)明顯影響，是液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)性能穩(wěn)定、可靠的保證。  （5）在工程設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，二、三級(jí)閥的閥芯質(zhì)量對(duì)斷路器剛分速度和固分時(shí)間無(wú)明顯的影響。3 試驗(yàn)及分析  為了進(jìn)一步了解液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能，樣機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了性能測(cè)試。  圖2是系統(tǒng)壓力對(duì)固分時(shí)間和剛分速度影響的曲線(xiàn)。隨著系統(tǒng)壓力的增高，固分時(shí)間（曲線(xiàn)圖2 系統(tǒng)壓力對(duì)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘性能的影響1）減小，剛分速度（曲線(xiàn)2）增大，這與計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果相符合。另外，由圖2中曲線(xiàn)3知，隨著系統(tǒng)壓力增高電磁鐵動(dòng)作時(shí)間從5.5 ms上升到6.5 ms，這是因?yàn)橐患?jí)的球閥芯上液壓力增大的緣故。但從曲線(xiàn)4可見(jiàn)，這時(shí)閥的動(dòng)作時(shí)間則從5.2 ms下降到3.5 ms，兩者相抵實(shí)際下降不足1 ms，說(shuō)明固分時(shí)間隨系統(tǒng)壓力提高而縮短，主要原因是系統(tǒng)壓力的提高使活塞運(yùn)動(dòng)速度加快的緣故。  圖3是分閘信號(hào)電壓變化對(duì)動(dòng)作時(shí)間、剛分圖3 分閘信號(hào)電壓對(duì)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)分閘性能的影響速度的影響曲線(xiàn)。試驗(yàn)結(jié)果可以分成3個(gè)區(qū)域，不動(dòng)作區(qū)(<100 V)、過(guò)渡區(qū)(100～120 V)和動(dòng)作區(qū)(>120 V)。不動(dòng)作區(qū)電磁鐵無(wú)法打開(kāi)一級(jí)球閥。過(guò)渡區(qū)電磁鐵能否打開(kāi)一級(jí)球閥有很大的隨機(jī)性。結(jié)果表明新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)完全能滿(mǎn)足信號(hào)電壓高于65%額定電壓時(shí)，液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)必須保證動(dòng)作，低于35%額定電壓時(shí)，液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)必須保證不動(dòng)作的設(shè)計(jì)要求，提高了抗干擾能力。從圖3還可以看出，隨著信號(hào)電壓的提高，電磁鐵的動(dòng)作時(shí)間縮短(曲線(xiàn)3)，而閥動(dòng)作時(shí)間曲線(xiàn)明顯地分成2段（曲線(xiàn)4），在電壓為(120～160)V范圍內(nèi)由于信號(hào)電壓較低，出現(xiàn)電磁鐵多次沖擊一級(jí)閥而使球閥打開(kāi)的現(xiàn)象，隨電壓提高減少了沖擊次數(shù)，閥動(dòng)作時(shí)間迅速下降。當(dāng)電壓高于160 V時(shí)電磁鐵僅一次沖擊就能打開(kāi)球閥，故閥動(dòng)作時(shí)間幾乎保持不變。由于上述原因。固分時(shí)間（曲線(xiàn)1）也在電壓為(120～160)V區(qū)段曲線(xiàn)快速下降，高于160V區(qū)段曲線(xiàn)僅受電磁鐵動(dòng)作時(shí)間的影響，下降緩慢。剛分速度僅取決于排油閥開(kāi)口和系統(tǒng)壓力，故不隨電壓而變化（曲線(xiàn)2）。  圖4、圖5為新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)由西安高壓開(kāi)關(guān)廠完成帶模擬負(fù)載時(shí)實(shí)測(cè)的特性曲線(xiàn)。圖4 新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶模擬負(fù)載的分閘性能測(cè)試結(jié)果測(cè)試條件：分合閘信號(hào)額定電壓220 V，額定電流2 A，系統(tǒng)壓力28 MPa，10＃航空液壓油，油溫25℃。測(cè)定結(jié)果：固分時(shí)間17.5 ms；斷路器觸頭剛分速度10.2 m/s（圖4）；固合時(shí)間61 ms，斷路器觸頭剛合速度4.8 m/s（圖5）。圖5 新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)帶模擬負(fù)載的合閘性能測(cè)試結(jié)果4 結(jié)論  經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)仿真、理論分析和試驗(yàn)測(cè)試表明，新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，性能及壽命均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品性能相當(dāng)。新型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的研制也為我國(guó)斷路器液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。另外，這類(lèi)液壓系統(tǒng)還可應(yīng)用于高壓容器的快速泄壓、安全閥門(mén)的快速開(kāi)啟等場(chǎng)合。