新能源塑壳断路器设计问题探讨.pptx

塑壳外壳式断路器WELCOMETO创新科技引领未来Ⅰ、绪论Ⅱ、灭弧室栅片数量估算Ⅲ、狭缝增压罩与产气材料Ⅳ、下进线短路分断差异分析Ⅴ、时间常数Ⅵ、机构运动速度与短路分断

01绪论

绪论我国“双碳”目标的提出，加快推进能源低碳转型，风力发电、太阳能光伏发电、储能成为我国新能源的主要组成部分，也为低压电器发展带来新机遇。1.“源网荷储充”作为新型配用电系统的重要发展路径，正在助推低压电器的市场空间不断扩大，并且正持续改变通用市场与专业市场的格局。2.2022年通用市场与专业市场呈现6:4格局。高电压塑壳断路器主要用在光伏发电系统和化学储能系统的逆变器交、直流侧。随着光伏发电和储能行业技术发展及降低价格/度电，增强与传统煤电的价格竞争力，光伏发电和储能系统主回路电压不断提高，使用的塑壳断路器产品的额定工作电压也随之不断提升。高电压下短路分断可靠性问题随之显现

绪论

绪论

绪论光储一体式主回路变压器低压侧塑壳断路器短路分断能力计算额定容量3200kVA的升压变压器，短路阻抗未7%，低压侧短路电流计算：Id=3200X1.1/0.8/1.732/0.07=36.29kA式中：3200是额定容量；1.1是系数=1.05X1.05（工频电压允差，和试验参数允差）；0.8是工作电压800V；1.732是有效值与最大值之间的倍率；0.07是变压器的阻抗。要求低压柜支路的塑壳断路器Icu≥36.29kA

绪论近年升压变压器容量提升至4MW，如额定容量为4480kVA的升压变压器，短路阻抗为8%，低压侧短路电流计算：Id=4480X1.1/0.8/1732/0.08=44.64kA要求低压柜支路的塑壳断路器Icu≥44.64

绪论近年，部分光伏电站暴露出低压断路器短路分断造成设备故障，如飞弧把进线母排烧断，严重的将重要设备烧毁，造成较大损失。有必要进线故障原因分析，并采取改进措施。主要是绝缘问题：主要是4P开关的段接处温升过高，在使用一段时间后会导致绝缘性能下降。另一个原因是飞弧问题。

02灭弧室栅片数量估算

灭弧室栅片数量估算目前国内AC800V、DC1000V、DC1500V塑壳断路器结构型式主要为传统单断点触头AC400V产品进行改进设计，如加大触头开距，增加塑壳断路器两侧壁厚，有的增加了栅片数量，加装隔弧罩等，但由于原产品体积、主要零部件结构等限制，存在一些问题，主要是：1.短路分断可靠性不高，电弧熄灭不充分；2.短路分断时飞弧距离大；

灭弧室栅片数量估算一、灭弧室栅片数量众所周知，断路器电弧的熄灭主要由灭弧室中的金属去离子栅片承担的，栅片对电弧有较大的电磁吸力（电流5000A，弧柱到栅片边缘3mm，吸力有3.9N/cm）当电弧电流在栅片产生的磁通电磁力把电弧拉入铁片的槽中，电弧被栅片分割成许多短弧，根据近阴极效应，当电流过零反向时每个短弧立即建立起几十伏到上百伏的起始介质强度。起始介质强度增大，超过电源恢复电压时，电弧熄灭，同时电弧进入灭弧室与铁片接触增强冷却与散热效果，加强消游离效果，有利于灭弧。研究表明，短弧电压的大小与分断的电流、电压、所处的磁场、电场、气场有密切关系

灭弧室栅片数量估算a.根据仿真计算和大量试验，当分断AC800V，35kA预期电流由于电流过零瞬间电极温度很高，每个短弧的起始介质强度只有30~38V；b.根据GB/T14048.1规定：对所有分断能力和短路分断试验，工频恢复电压值应为额定工作电压的1.05倍，试验参数的允差为+5%，当Ue为AC800V，则预期试验电压为：800X1.1=880V，中性线接地系统，一极触头承受的相电压为：880/1.732=508V；c.中性线一点接地系统单项电路首开相承受的电压为工频电压的1~1.5倍之间，取1.25，考虑到首开相的随机性，应每极触头承受的电压：508X1.25=635V。d.考虑到塑壳断路器均为限流型且各壳架产品均有一定内阻值，实际分断电流小于预期电流（约为50%左右），另外交流有自然过零点，只要不重燃，均可分断电流，所以短弧值可取较高值25V）综上所述，较为可靠的分断AC800V，灭弧室所需栅片为：898/35=25.6+1=27片250A壳架应产品因其内阻大，实际分断电流较小，栅片数可适当减少，取26片，630A应其内阻小，取28片。交流AC800V

灭弧室栅片数量估算直流DC1500Va.根据GB/T14048.1规定：对所有分断能力和短路分断试验，工频恢复电压值应为额定工作电压的1.05倍，试验参数的允差为+5%