[发明专利]一种多断口高压直流快速机械开关动态均压模拟试验方法

说明书

本发明涉及一种多断口高压直流快速机械开关动态均压模拟试验方法，用于解决直流快速机械开关多断口串联动态均压问题。包括以下步骤：(1)确定各断口动触头动作的最大行程差；(2)建立开关等效阻容网络；(3)计算各断口均压阻容参数；(4)均压试验；(5)分压比测试；(6)确定最佳均压阻容参数。本发明提供的多断口高压直流快速机械开关动态均压模拟试验方法，能够等效替代实际真型试验时采用快速操动机构调试不同期性困难等问题，降低试验成本、提高试验效率。

技术领域

本发明属于高压直流输电领域，具体涉及一种多断口高压直流快速机械开关的均压模拟试验方法。

背景技术

由于柔性直流中电力电子设备的过流、过压能力较弱；同时，直流侧的低阻抗特性使短路故障电流上升率较大，柔性直流对保护的速动性和选择性要求相比普通交流更高。利用换流器交流侧的交流断路器切除故障电流，但是故障清除时间较长；或者通过本身具有电流切除能力的换流器闭锁来切除短路电流，其结果是任何一条直流线路上发生短路故障，都会导致系统的所有换流器闭锁，系统停运。但是，如果线路两端装有高压直流断路器，当线路发生短路故障时，高压直流断路器能够直接切除并隔离故障点，那么除发生故障的线路外，其余部分还能继续正常运行。因此，高压直流断路器是实现柔性直流故障隔离和清除、保证系统安全高效运行必不可少的装备。

混合式高压直流断路器主要由三部分组成：快速机械开关支路、半导体主开断支路和避雷器组，快速机械开关是混合式高压直流断路器的关键部件，快速机械开关由隔离断口及操动机构组成。快速机械开关耐压越高，要求隔离断口开距越大，然而，过大的开距会增加机械开关的分闸时间，从而使混合式高压直流断路器开断电流的时间增加。因此，快速机械开关采用多个开距较小的断口串联的形式，从而减小机械开关的分合闸时间，保证电网对直流断路器的速动性要求。

然而，采用多个断口串联的高压直流快速机械开关各断口的电压分配极不均匀。承受较高电压的断口在开断过程中将被击穿，导致开断失败。因此，必须对多断口高压直流快速机械开关进行均压(包括静态均压与动态均压，动态均压是指开关在动作过程中的均压)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多断口高压直流快速机械开关动态均压模拟试验方法，用于解决多断口高压直流快速机械开关断口间电压分配不均匀问题。

为解决此技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多断口高压直流快速机械开关动态均压模拟试验方法，它包括以下步骤：

一种多断口高压直流快速机械开关动态均压模拟试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据多断口高压直流快速机械开关操作不同期时间、分断时间、额定开距，确定各断口动触头动作过程中的最大行程差值，具体是根据断口额定开距、分断时间，计算动触头在最大操作不同期时间内运动的距离，该距离即为各断口动触头动作过程中的最大行程差值。

步骤2、计算各断口动触头在安全距离与额定开距之间的不同位置时各断口的分压比及分布电容参数，建立多断口高压直流快速机械开关等效阻容网络，具体是：

步骤2.1、基于Solidworks建立开关三维模型；

步骤2.2、导入ANSYS软件进行网格剖分、定义边界条件、加载载荷设置；

步骤2.3、ANSYS仿真计算得到各断口分压比及分布电容参数；

步骤2.4、根据各断口分布电容参数及开关单元绝缘电阻建立PSCAD开关等效阻容网络。

步骤3、计算各断口均压阻容参数，具体是：步骤(2)建立好开关等效阻容网络后，在各断口并联均压电阻和电容(具体并联方式见实施例)，通过调节均压电阻电容的大小，使各断口电压大小一致(通过仿真结果可观察)。