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应用电磁开关阀实现断路器智能操作分闸速度调节
更新时间:2020-06-26 发布:www.bjqh142.cn

摘要:针对现用高压断路器分闸速度没法有用调理的现状,提出了在断路器液压机构中加装电磁开关阀,采用不接连的流量控制以实现速度的调理。该方式可以知足高压智能操作断路器分闸速度分级调理的需要。
关头词:断路器智能操作液压机构电磁开关阀控制  1 引言  断路器是电力系统中最重要的庇护和控制装备,随着微机被引进断路器控制,人们起头研究智能化的断路器。文[1]首先提出智能操作的概念,即“动触头从一个位置到另外一个位置的自顺应控制的转换”。随后提出智能操作实施的第一步可以采用分级调理2,即对年夜量额定电流以下的正常负荷电流操作和次数不多的故障电流或电容电流的开断,采用分歧的2级或3级速度,实现智能操作。本文针对配液压操念头构的高压断路器的智能操作提出了运用电磁开关阀分级调速的方案原理。  2 断路器液压操念头构的操动原理及进程  断路器液压操念头构采用的液压工作缸有直动式和差动式2种。本文所要分析的常高压连结式液压机构采用差动式液压工作缸,如图1所示。图中的液压机构处于合闸状态,分闸阀关闭,合闸阀打开,活塞2端均处于高压油的作用之下,由于差动力的作用,断路器连结在合闸状态。分闸时分闸阀2打开,合闸阀6关闭,工作缸活塞杆5左侧的高压油经分闸阀2排进低压油箱1,在活塞5右侧的高压油的作用下活塞杆向左运行,带动断路器迅速分闸,最后缓冲头4进进缓冲空腔中使速度下降3。  图2为压气式六氟化硫断路器(直动式模子断路器)的空载分闸运动特征。分闸起头阶段,运行速度以较年夜的加速度增加。随着速度的增加,断路器灭故分闸的加速度逐渐起头减小,但断路器的分闸运动速度连结上升。随后断路器分闸进进缓冲阶段。由于缓冲力的作用,速度下降。模子断路器操念头构的缓冲器为2级缓冲,在图2中的V-l特征上浮现出2次速度的急剧下降,最后分闸竣事4。  对于断路器的分闸进程可列出活塞运动方程,将运动系统的质量全数回化到活塞,则有  式中 P1为液压工作缸有杆腔压力;A1为液压工作缸有杆腔现实作用面积;P2为液压工作缸无杆腔压力;A2为液压工作缸无杆腔现实作用面积;M为回化到液压工作缸活塞的总质量;x为液压工作缸行程;t为运动时间;B为粘性阻尼系数;F1为压气室反力;k为系数,在液压工作缸活塞进进缓冲前为0,进进缓冲后为1;F2为液压缓冲力。  3 液压操念头构调速回路分析  在液压系统中,经由过程调理回路流量实现速度调理的调速方式有3种5:①节省调速 采用定量泵供油,由流量控制阀改变流进和流出执行元件的流量以调理速度,这类系统称为阀控系统;②容积调速采用变量泵和变量马达,以改变泵或马达的排量调理速度,这类系统称为泵控系统;③容积节省调速 采用压力反馈式变量泵供油,由流量控制阀改变流进或流出执行元件的流量,进而调理速度,同时又使变量泵的流量与经由过程流量控制阀的流量相顺应。  今朝断路器液压机构在动作时由蓄能器提供能量,针对此特点应采用节省调速。在现实断路器设计制造中采用调理分闸定径孔或合闸定径孔年夜小的方式。该方式是一种节省调理。调理分闸定径孔即为调理液压工作缸出口流量。分闸定径孔调理的原理见图3。  对于活塞运动方程式(1),P1为蓄能器的输出压力,基本为恒值;A1、A2为定值;M、F1、F2在结构肯定后特征也随之肯定;B可按流体力学原理求取;P2应为从液压工作缸无杆腔至油箱的压差与油箱压力之和。从液压工作缸无杆腔至油箱的压差等于液压工作缸出口压力损失与回油路管道压力损失总和ΔP1加定径孔压力损失ΔP2。ΔP2为  式中λ为定径孔压力损失系数,是定径孔面积的函数;ρ为液压油密度;V1为定径孔处液流速度。  由式(2)可见,液压缸活塞运动特征与定径孔压力损失系数λ有关。是以液压缸活塞速度特征的调理可以经由过程调理λ实现。而λ是定径孔过流面积的函数,是以液压缸活塞运动速度在其他条件不变的情况下,可经由过程定径孔过流面积来调理。在液压机构中以流量控制阀取代固定定径孔即可实现速度调理的功能。  4 液压操念头构流量控制阀的选择  在液压机构系统中液压阀是控制元件,其合理与否,直接影响液压机构的性能指标。是以凭据断路器液压机构的工作特点合理地选择控制元件十分重要。  液压操念头构的动作与一般的液压传动装备分歧,其动作速度快,操作进程时间短,从分闸电磁铁动作起头至触头分手并减速直至遏制运动仅需几十ms。另外高压断路器液压机构其液压系统的操作压力相对较高,可高达几十MPa。是以液压阀的选摘要求工作压力高,动作速度快,动作靠得住。  液压控制中可以实现速度分级且知足工作要求的元件有电液伺服阀、电液比例阀和电磁开关阀3种,其性能比力见表16。  电液伺服阀是一种能按输进电旌旗灯号的极性和年夜小来接连地控制液流标的目的和流量(或压力)的控制阀,具有体积小、线性度好、死区小、响应速度快等优点。  电液比例阀从控制功能和特征上看,与电液伺服阀相类似,但其控制精度和动态响应比电液伺服阀低。电液伺服阀和电液比例阀都可实现接连调理。  电磁开关阀是一种经由过程开关控制旌旗灯号控制液流流向的控制阀。它虽然只有两种控制状态,可是经由过程数个电磁开关阀组合可以实现更多的分歧控制状态。  综合以上特点,对于分级调速方案,电磁开关阀由于其开关速度快、控制简单等特点而成为一种可行的控制元件。电磁开关阀的动作持性如图4所示。 由图4可知:电磁快速开关阀开关滞后将使流量特征曲线存在较着的零位死区,快速开关阀的流量曲线与压力旌旗灯号特征类似。  快速开关阀打开时静态输出流量的计较方式为  式中 Q为快速开关阀流量;Cd为阀口流量系数;w为阀口面积梯度;xf为阀芯位移;ρ为油液密度;ΔP为阀进口与出口的压力差。  5 采用快速开关阀调理的控制策略  由上面分析液压机构流量在最年夜流量和最小流量(发生断路器最低靠得住分闸速度的流量)之间的有限个点取值就能够实现速度的分级调理,这类调理采用几个开关阀和一个常开节省阀可以实现。具体调理方式如图5及表2所示(本文彩用2个开关阀和1个节省阀)。  在打开位置时,快速开关阀R1和R2的可能输出流量为Q1和Q2,固定节省阀R0的流量为Q0。此时响应的控制模块输出流量为  Q=k1Q1+k2Q2+Q0(4)  式中 Q为控制模块输出流量;k1和k2为开关阀的状态参数,阀的打开状态为1,关闭状态为0。  6 结论  为知足高压智能操作断路器分闸速度的可控调理,以配液压操念头构的断路器采用快速开关阀进行出口节省调速的方式是切实可行的,而且也是经济靠得住的。  本文推导的响应的断路器可控调理的分闸运动方程式为断路器的可控调速提供了理论依据,并具有较广的通用性,不仅可凭据该式计较响应的运动速度,而且也为准确选择控制方案和开关阀的参数给出了定量的关系。参考文献:  [1]马志瀛,徐黎明,李冶.超高压断路器设计的两个理论根蒂根基及智能操作[C].500kV高压开关装备运行技术论文集,1997.  [2]马志瀛,陈晓宁,等.超高压SF6断路器的智能操作[J].中国机电工程学报,1999,19(7).  [3]施文耀.开关液压机构[M].北京:机械工业出书社,1990.  [4] 徐黎明.压气式SF6高压断路器开断性能仿真分析和智能操作  [D].西安:西安交通年夜学,1998.  [5]高纪念,蔚长春.电液控制技术及运用[M].北京:石油工业出  版社,1991.  [6]刘少军.高速开关电磁阀的现状及运用[J].液压与气动,1995,

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