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40.5kV-31.5kA低频真空灭弧室、断路器及开关柜研制

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成果主要完成人

朱苛娄、范 建、朱志豪、朱彦卿、赵 辉、蒋 旭、刘洒洒、关红伟

项目概况

在碳中和目标激励下,大规模海上风电开发已成为国内外新能源利用的发展方向,并且将向大容量、远海域方向发展。深远海风电接入与送出输电功率大、距离远,高压海缆/电缆充电无功大,传统工频交流输电方式难以满足应用需求;柔性直流输电技术需建设双端换流站及海上平台,投资大、检修维护费用高,面临轻型化、小型化、防腐等技术挑战。柔性低频输电因频率降低具有充电无功小、电压损耗低的特点,适合深远海上风电无换流站低频送出,并可通过交流开关和交流变压器组成多端低频交流输电系统,在集群化海上风电中有更强的组网性能和更灵活的运行方式。 基于国网浙江台州35kV柔性低频输电示范工程的实际需求,对低频20Hz下真空灭弧室开断能力提升的研究,攻克了低频下真空断路器的燃弧时间长、开断大电流易失败的技术难题,研制出低频下开断短路电流31.5kA的40.5kV真空灭弧室及断路器。 低频20Hz下互感器的励磁/伏安特性、误差和铁芯磁化曲线发生很大变化,通过对铁芯材料的励磁/伏安特性研究,确定出低频20Hz下铁芯磁化曲线大致的性能值,研制出外形尺寸与50Hz产品相近的低频电压互感器和电流互感器。 开展40.5kV/1250A-31.5kA低频20Hz开关柜及配套关键零部件,包括低频断路器、低频互感器、低频接地开关等。研制出与同参数下50Hz开关设备具有相同的外形尺寸、并柜尺寸和接口,可扩展性、互换性及通用性好的低频开关柜。 在没有标准情况下,通过低频20Hz对产品性能试验影响的研究,编制国内首份低频20Hz开关柜和互感器试验大纲,涵盖了低频开关柜、低频断路器、低频互感器及低频接地开关等产品,并通过了国内行业专家的评审论证。低频开关柜和低频断路器在国网(常州)电气设备检测中心、低频电流互感器和电压互感器在中国电科院武汉分院通过试验验证并取得检测报告。 2022年6月低频20Hz开关柜在国网浙江台州35kV柔性低频输电示范工程应用。