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KEMA Laboratories 90 years 1980-1997

合成试验
随着电力系统中短路容量的迅速升高,SF6 断路器在 20 世纪 70 年代应运而生。在更早的空气吹弧断路器时代,必须将多个断路器室串联接入,以应对不断升高的电压。因此,用相对较低的容量测试单个断路器室是可行的。这是缩小版测试。如今,几乎一夜之间,强大的 SF6 断路器纷纷涌入市场,所需的断路器室数量大为减少。这意味着直接试验(在该试验中,电流和电压由单个电源供应)很快便应付不了这些新的强大断路器了。

为了在较小的实验室里能容纳较大的断路器,J. Biermans(1931 年,德国)和 W.F. Skeats(1936 年,美国)二人一先一后用不同的电源进行了试验:一个电源提供开断之前的电流,一个电源提供开断之后的电压。在 20 世纪 40 年代,F. Weil 开始考虑通过火花间隙将电流源和电压源耦合,后来在 20 世纪 50 年代,G. Dobke 和 E. Slamecka 进一步完善了这个想法。在 1975 年至 1985 年的这十年间,SF6 断路器室的开断容量大致升高了两倍,就连 KEMA 实验室在开放 4 号实验室(世界上最大的直接试验实验室)后,也无法直接提供足够的容量,“等效”或“合成”试验变成在世界市场上保持发展领先地位的唯一出路。

在 KEMA实验室,G. Damstra 和 H. Kempen 设计了试验回路和基础设施,以便实现要在 1979 年投入使用的合成试验,这将可用的试验容量从 8,400 MVA 升高到惊人的 30,000 MVA。当时已有四个发电机,这带来了额外的优势,即可以在发电机一侧维持足够高的电压,让电流始终不受任何测试对象影响。为了提供足够的电弧持续时间,必须应用电弧延长,基于在触发式真空开关上的独特应用,当时这种开关只有一家军火商才供应。另一项创新是控制和计时电子装置,即所谓的三相注入计时器,用于仔细地控制关键合成试验中的多个事件。1986 年,W. van der Linden 和 L. van der Sluis 发布了一个合成试验回路,可实现非接地应用中的三相断路器试验。

一个里程碑是 在1996 年基于单个断路器室对世界上最大的断路器进行测试。 

又过了 20 年后,就连 KEMA实验室的 合成回路也达到了它的极限,原因是能以高于 800 kV 的额定电压在系统中运行的特高压 (UHV) 断路器被开发出来。在 20 世纪 80 年代中期,苏联搭建了一个 1,050 kV 电网系统。在 1990 年之前,日本搭建了一个 1,000 kV 试点的电网系统。二者都未达到满负荷运行。2009 年,首个商用 1,100 kV 电网系统在中国投入使用。早在两年前,KEMA 便通过演示 UHV 断路器的整极测试,创造了一项世界纪录。最初只是在试验间搭建了一个简易的辅助合成装置。2012 年,一个全新的装置投入使用。这意味着不仅可以更敏捷地测试 800 kV“较低电压”断路器,还可以对适用于任何接地应用的断路器进行完整三相测试。在 21 世纪 10 年代中期,这似乎是一笔重大资产,因为它为 KEMA 带来了大量 145 kV 三相金属封闭型断路器的试验业务。

Single break 550 kV SF6 Circuit Breaker in 1996
1996 年,基于单个断路器室,测试世界上最大的断路器
Synthetic installation in 1979
合成装置,1979 年投入使用,将试验容量从 8,400 MVA 升高至惊人的 30,000 MVA
1100 kV circuit breaker test in 2007
2007 年,对一个 1,100 kV UHV 超高压断路器进行整极测试,创造了世界纪录