隔离开关电弧模型及对Rowgowski线圈电流互感器的传导干扰研究

为了准确分析隔离开关开合容性小电流过程中电弧放电对110 kV罗氏(Rowgowski)线圈电流互感器的干扰情况,采用ATP-EMTP中的TACS元件建立了动态电弧模型。参考标准GB/T 1985—2014,建立隔离开关开合容性小电流试验电路,结合所建立的动态电弧模型,仿真得到隔离开关开合过程中,所产生电磁干扰的电流最大幅值为576 A。电压最大幅值标幺值为1.8 p.u.,暂态电流频率高达210 kHz。同时分析了电源侧对地杂散电容、接地电阻等因素对隔离开关电弧模型参数的影响。并建立了相应的实验线路,实测了隔离开关开合容性小电流过程中的暂态波形。通过对比实测与仿真产生的电弧放电电压、电流波形,发现两者暂态电流、电压变化过程相符,验证了所建电弧模型的正确性。     

特高压GIS隔离开关开合母线方式3试验中暂态电压波形解析北大核心CSCD

为分析特高压GIS隔离开关方式3试验中暂态电压与断口间动态绝缘特性的关联,文中构建了超宽频暂态电压监测系统和电弧形态观测系统,全过程监测了特高压GIS隔离开关开合过程中电源和负载侧的暂态电压,以及动静触头间击穿时的电弧形态。试验发现,隔离开关方式3试验合闸和分闸过程中电弧重燃和熄灭交替出现的持续时间分别为140 ms和240 ms。电压峰值附近发生的电弧熄灭,将引发过电压,但幅值低于1.4 p.u.。分合闸过程中产生的暂态电压持续时间约12μs,波头时间约25 ns,其频率主要分布在1 MHz以下,最高瞬时频率接近50 MHz。方式3试验中,断口间击穿不会产生特快速暂态过电压,与方式1存在较大区别。文中研究揭示了隔离开关分合闸过程中暂态电压的激发机理和时频特征,以及对断口间动态绝缘的影响,为GIS隔离开关的性能考核和优化设计提供了有力支撑。     

电工技能鉴定考核试题库(精选)——中级工知识要求试题

一、是非题(是画丫,非画X) 1.高压隔离开关当动闸刀与静触头分断时,产生的电弧是靠压缩空气把电弧吹长而熄灭的。() 2.高压负荷开关可以断开和关合电路负荷电流和短路电流。() 3高压六氟化硫断路器的动作快,断口距离大,允许连续开断次数较多。 () 4.高压断路器不仅能通、断正常的负荷电流,而且能通、断一定的短路电流。() 5.当电力变压器的储油柜或防爆管发生喷油时,应立即组织专人监视其情况的变化。() 6.电力变压器绕组的绝缘电阻,一般不低于出厂试验值的25%,吸收比大于1.3。() 7.避雷针实际是引雷针,将高空云层的雷电引人大地,使建筑物…     

12kV真空断路器开断并联电抗器电弧重燃三相建模

在一定的系统条件下真空断路器开断10 k V并联电抗器时,触头间隙可能会产生连续的电弧重燃与熄灭现象,形成危险的过电压。为搭建准确的真空开关仿真模型,以复现断路器的分闸重燃基本特性,简单综述了真空开关仿真模型的研究现状,总结出现有研究的不足。为了消除现有仿真模型的不足,在运行电网上对一种型号的12 k V真空断路器开断并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,得到其断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,利用ATPEMTP搭建了真空断路器分闸电弧重燃模块。考虑电缆三相间的寄生参数,在ATP中搭建了真空断路器开断并联电抗器三相仿真模型,并对现场试验进行了仿真计算,仿真结果与试验结果大致相符。     

SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关小容量母线转换电流开断试验回路研制及试验北大核心CSCD

SF_(6)气体因其温室效应受到众多限制,使用SF_(6)与N_(2)混合气体是实现GIS环保化的简便有效措施,已逐步应用于GIS等气体绝缘电力设备中。SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关研制时,由于混合气体开断能力下降,母线转换电流开断能力成为限制条件,需要进行充分试验验证。大型试验站试验费用高、周期长,有必要搭建厂内小容量试验回路。文中开展SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关小容量母线转换电流开断试验回路研制及试验。为便于在运设备改造,直接气体置换设计126 kV SF_(6)/N_(2)混合气体GIS隔离开关样机。参照GB/T1985—2014,基于一台温升变压器研制了厂内小容量GIS隔离开关母线转换电流开合试验回路,可开展转换电压30 V和100 V、转换电流1 600 A的母线转换电流开断试验,研究了混合比、气压、分闸速度对开断性能的影响,发现混合气体开断性能明显低于SF_(6),会造成燃弧时间增加,触头烧蚀加重,甚至开断失败;气压降低后燃弧时间会增加;分闸速度对开断影响较小。结合母线转换电流开断摸底试验结果,对混合气体GIS隔离开关触头结构改进,增加铜钨引弧触头,顺利通过了母线转换电流开合型式试验。     

瑞士DMF型大容量户外空气断路器

DMF型户外空气断路器的结构和工作原理:断路器是由灭弧断口和隔离断口串联组成的。灭弧断口的触头于电弧熄灭后迟后某一瞬间再重新闭合,故称此断口为冲击式断口。隔离断口的触头于分闸期间保持在分闸位置。这种结构的工作原理在DB型空气断路器上经受了多年的考验,故用于DMF型断路器上是合理的,其理由如下。 DMF型断路器是用来开断较大容量的。为了开断70千安的短路电流,触头应有专门的几何     

隔离开关切合容性小电流试验中的重燃过电压研究

在隔离开关切合容性小电流试验中,回路中可能会由于隔离开关的多次重燃而产生特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),这对试验回路中的设备和元件,尤其是试验变压器绕组绝缘构成了很大的威胁。笔者利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件计算了隔离开关进行分闸操作时在试验变压器端部出现的VFTO,分析了影响重燃过电压大小的因素,并研究了利用在试验变压器输出端加装保护间隙时的保护效果。仿真结果表明,分闸时重燃过电压与发生重燃的时间有关,与燃弧时间无关,弧道电阻对VFTO也有一定的抑制作用。采用在试验变压器输出端加装保护间隙的方法,可明显降低试验变压器端部过电压值,达到保护试验变压器的目的。     

任庄变电所500千伏隔离闸刀投切空母线短线试验

徐州500千伏任庄变电所使用的500千伏隔离闸刀是瑞士S＆.S公司生产的曲臂伸缩式TKF—217型产品,该闸刀切断电容电流的能力是2安培。 用隔离闸刀合、切容性小电流,其灭弧方式是靠电弧在空气中拉长冷却而自然熄弧的。操作时,在电弧熄灭过程中,通常会产生几十次甚至上百次的重燃及复燃情况,同时将伴随产生较高频率的过电压,这种高频过电压作用在运行设备上将对设备产生一定的影响。 任庄变电所投运后,会出现用500千伏隔离闸刀操作空母线及短线的运行方式,为此,有必要在现场实际考核隔离闸刀合、切容性小电流的能力以及对运行设备产生的影响。     

大电流真空电弧开断过程瞬态特性仿真分析

针对开断过程中传统稳态模型无法表征真空电弧动态特性问题,以工频电流下开断峰值为10 kA大电流真空电弧为研究对象,搭建等离子体弧柱区二维物理模型,在已有双温磁流体动力学稳态模型中引入密度、温度、压力及速度等流场参数时变项,同时利用动网格技术控制弧柱区变化速率,模拟触头分闸过程,综合考虑电流及开距变化情况下等离子体各物理场参数变化,以获取开断时电弧微观流场瞬态特性,探究开断过程中电弧形态及能量变化。分析结果可知：离子压力、温度、电子温度和阳极表面能流密度均随动、静触头分离而减小;离子速度无明显变化;等离子体不断向外扩散,由于电流减小,金属蒸汽源也逐渐减少,极间等离子体密度降低,阳极尚未达到活跃程度,最终电弧熄灭。     

影响空气绝缘隔离开关开合容性小电流试验中恢复电压保持时间因素的研究

标准IEC/TR 62271-305: 2009和GB/T 1984—2014中已对空气绝缘隔离开关开合容性小电流做出了专门的规定,与气体绝缘隔离开关开合母线充电电流试验方式3相比,在很多方面做出了新的要求。其中,在试验时要求恢复电压应在隔离开关到达其完全分闸位置后保持10 s。为此对标准试验回路进行了理论推导,发现了恢复电压保持时间和试验回路参数的关系,然后通过试验验证了其正确性。在此基础上得到了试验中恢复电压的特点及影响保持时间长短的因素,给出了满足标准要求的负载侧回路的时间常数。     

直流条件下空气与SF_6喷口电弧换热机理分析

空气作为来源丰富的自然气体其绝缘和电流开断性能得到了很多研究。近几年来作为Fluoroketone的稀释气体在中压开关中进行了SF_6替代试验。大量结果表明基于空气的气吹断路器故障电流开断能力远远小于SF_6断路器,但长期以来一直未能回答为什么空气电弧的时间常数远大于SF_6电弧的时间常数、其开断性能远远弱于后者的问题。文中基于可靠的实验数据对二维轴对称微分湍流电弧模型中的湍流参数首先进行了标定,并在此基础上详细分析了空气电弧的能量交换机理。通过对比研究发现小电流空气喷口电弧径向和轴向散热相当,而在SF_6电弧中径向散热占绝对主导地位。两者散热机理的差异与径向温度分布(弧柱半径大小)有直接关系,而径向温度分布由物性参数ρCp通过湍流换热控制。因此,文中的研究结果为找出瞬态电弧中(开断过程)气体的不同开断能力的原因指明了方向。     

500kV空气断路器开断电抗器时A相爆炸的原因分析及其并联电阻在限制截流过电压中的作用探讨

本文分析了500kV空气断路器开断电抗器时的爆炸过程,计算了在不同分闸电阻下开断后的恢复电压。认为这次事故的根本原因在于选用断路器失误,相对于被切电抗器的感抗来说,断路器的分闸电阻太低,因而在辅助断口截流开断的情况下,必然产生很高的过电压,引起灭弧室内绝缘薄弱环节击穿,并形成“烧闷罐”而爆炸。本文认为把分闸电阻增大至8000Ω,有可能把截流过电压限制在2.3倍以下。     

非平衡态双温度SF_6等离子体电弧数学模型研究

笔者针对SF6断路器小电流开断过程中温度梯度、各粒子密度梯度较大等现象,对非平衡态等离子体双温度电弧模型进行研究。分析电子与离子及中性粒子的碰撞频率与碰撞截面对电导率的贡献,得到SF6等离子体电导率随温度和压力变化关系,进而建立小电流条件下非平衡态双温度电弧模型。在已建立小电流非平衡态双温度电弧模型基础上,将研究结果应用于126 kV SF6断路器开断容性小电流弧后介质恢复特性计算,得到计算结果与平衡态条件下相比是有差异的,此电弧模型的建立为非平衡态小电流数值计算提供了一种新的方法,研究结果对完善电器电弧理论具有重要意义。     

隔离开关开合小电流仿真研究中电弧电阻模型探讨

气体绝缘开关设备(GIS)内隔离开关开合小电流时会产生特快速暂态过电压(VFTO),其具有幅值高、波前时间短、频率高、多次连续脉冲等特点,会严重威胁GIS运行安全,损坏经油气套管直接连接的变压器绕组.VF-TO特性是变电站内设备布置、绝缘配合的基础,也是GIS隔离开关设计的重要依据.建立准确的SF6短间隙小电流电弧电阻模型是仿真研究的关键所在,分析比较当前常用的几种电弧电阻模型的优缺点,搭建基于Mayr黑盒模型原理的Mayr电弧模型并给出了相应的ATP-EMTP自定义模型代码.为了提高求解速度,利用欧拉公式结合等价无穷小替换的方法将一阶微分方程转化为代数运算,提高仿真计算效率.     

三工位真空负荷开关

<正>西安高压电器研究所与16个单位联合研制的FN□—10D/630型高压真空负荷开关,适用于交流50Hz、10kV的网路中,作为开断负荷电流及关合短路电流之用。带熔断器的负荷开关可开断短路电流是保护变压器的理想用电设备。它特别适用于环网供电单元和箱式变电站,能频繁操作。 三工位真空负荷开关是具有负荷、隔离、接地三功能的负荷开关,该开关具有明显的可见断口,使用安全。 该负荷开关由真空灭弧室承担电路的关合和分断,真空灭弧室与隔离刀是联动,即真空灭弧室开断电路以后隔离刀立即分闸。因而,在分闸时真空灭弧室只承受瞬态恢复电压,分闸后由隔离断口承担工频和冲击电压。 将处于分闸状态的负荷开关的手柄反时针转动时就驱动隔离刀向关合方向运动,同时,也给合闸弹簧储能。当隔离刀关合到位,合闸弹簧储能过中真空灭弧室在过中簧的带动下快速关合。从而实现负荷开关的关合过程。     

SF6短间隙中高频电弧的阻抗特性

气体绝缘开关设备(GIS)中隔离开关操作时,触头间隙会出现高频放电,产生威胁电力设备安全的特快速暂态过电压(VFTO),高频电弧的阻抗特性对VFTO的上升沿和幅值等具有重要影响。为此,提出了利用SF6间隙研究GIS隔离开关高频电弧阻抗特性,分SF6短间隙和长间隙2个阶段开展工作的技术方案,并介绍了SF6短间隙阶段的研究工作。建立SF6短间隙和紧凑型RLC放电回路产生高频电弧。采用高压探头、Rogowski线圈、B-dot传感器分别测量电弧电压、电流及电流变化率,利用高速分幅相机观测电弧形态。提出了电弧电感和电阻的分析方法,研究了气压、弧长及电流对电弧电感和电阻的影响,建立了基于能量平衡关系的电弧电阻模型。研究结果表明:高频放电起始后,电弧电感从约13μH/m迅速减小并趋于稳定值约9μH/m;电弧电阻在约60ns内快速跌落至约1Ω,随后缓慢下降并趋于稳定值约0.1Ω;气压增大时电弧电感和电阻增大,电流增大时电弧电感和电阻减小;提出的模型能够计算全过程电弧电阻,计算结果与试验分析结果基本符合。     

可变间隙电弧模型下特高压气体绝缘变电站快速暂态过电压的数值计算

为了更加准确地描述隔离开关操作时的电弧特性,提出了可变间隙电弧模型。以1 100 k V气体绝缘变电站(GIS)为例,利用EMTP电磁暂态程序,根据Mayer、Cassie电弧模型和气体击穿理论,详细计算了隔离开关操作时所产生的快速暂态过电压(VFTO)。并与实测数据进行对比,验证了模型的有效性。使用该模型进一步研究了隔离开关操作方式和操作速度对VFTO的影响,结果表明:隔离开关操作时,其电源侧过电压略高于负荷侧过电压值;隔离开关的操作方式对分合闸过电压幅值影响较大,可通过装设500?分闸电阻将过电压幅值限制在合理范围内;当分闸速度1.7 m/s时,VFTO幅值可降至1.1 Up(Up为最高运行相电压峰值)以下;当合闸速度2.5 m/s时,VFTO幅值可降至1.2 Up以下;当分闸速度0.5 m/s或合闸速度1 m/s时,VFTO幅值接近或达到理论最大值2.1Up,并呈现饱和状态。     

清河变电站隔离开关投切CVT试验

为了防止电磁式电压互感器在某种操作方式下,与断路器均压电容形成的串联铁磁谐振,网内110kV、220kV变电站普遍采用CVT。为考核隔离开关开断小电容电流的能力及投切时产生的过电压水平,在清河变电站进行了隔离开关投切CVT的试验。试验证明能可靠地开断电弧;虽不会产生危及绝缘的过电压,但不宜经常操作;且会使磁吹避雷器经常遮断工频续流,用氧化锌避雷器则无此问题。     

触头运动特性对直流接触器开断性能影响

为研究触头运动特性对直流接触器开断性能的影响，建立直流空气接触器电磁操动机构与灭弧系统联合仿真模型，对接触器操动机构进行运动—结构—电磁耦合仿真，得到操动机构动作过程中触头位移—行程曲线，并与电弧磁流体模型相耦合，仿真得到了直流空气接触器从机构运动到触头打开电弧形成、弧根运动直至熄灭的全过程。讨论了接触器操动机构参数变化对开断性能的影响，并通过电弧现象背后的物理场变化分析了开断过程中重击穿现象产生的原因。结果表明：操动机构驱动动触头进而带动电弧完成了电弧拉伸、弧根转移以及被栅片切割等重要电弧演变过程；反力弹簧和触头弹簧预压力增大有利于提高触头的分断速度，加速电弧熄灭，但分断速度过高有可能导致电弧重击穿现象发生，其根本原因是栅片入口处产生的顺时针气流漩涡；通过控制触头的分断速度和灭弧室栅片区磁场分布，实现了对重击穿现象的抑制。     

真空分接开关技术的论述（3）

1．5真空电弧的特性 真空管是利用高真空工作绝缘灭弧介质,靠密封在真空中的一对触头来实现电力电路的通断功能的一种电真空器件。在它的触头开断过程中,必然伴随有电弧的产生和熄灭。这种真空电弧（见图5）的表现形式和特性与空气中电弧有着截然的区别。因此,有必要探讨真空电弧产生机理和真空电弧特性。