高压直流电路的开断及其能量吸收装置用的氧化锌阀片

本文对直流电路的开断过程及系统能量吸收问题进行了分析,并对用于直流断路器吸能装置的ZnO阀片的通流能力进行了初步的试验考核。     

基于低能量直流的真空断路器短路开断能力评估

针对目前真空断路器无法在现场进行短路开断能力评估的问题,提出一种利用低能量直流对真空断路器短路开断能力的评估方法。首先分析真空断路器的基本结构和电弧开断原理,得出工程实践中真空断路器开断故障电流失败的原因;其次使用小容量直流高电压、直流大电流模拟真实情况,在断路器触头间注入可控的直流电流和直流电压,通过检测断路器分闸过程电气量变化时间来评估断路器的极限开断能力。对安徽某变电站VS1-12真空断路器进行现场测试,结果表明低能量直流法能有效评估真空断路器短路开断能力,适合现场对断路器短路开断能力的筛查评估。     

一种适于快速高压直流断路器的过零振荡电路

为满足高电压等级直流断路器可靠地快速开断故障电流的要求,提出了一种基于多级串联间隙和电容分压自取电的预充电型直流断路器过零振荡电路。描述了带分压网络的多级串联间隙的工作原理,仿真分析了触发频率、横向均压电阻和纵向分压电容对多级串联间隙分压特性的影响,并对多级串联间隙在导通动作过程进行了实验验证。分析了基于电容分压自取电的触发装置原理以及参数配置要求。对此种断路器的短路故障电流开断过程进行了仿真分析,并建立电流模拟开断实验系统进行了振荡回路验证研究。仿真与初步的实验结果表明,该过零振荡电路可在主断口支路快速产生有效的反向振荡电流波形,实现故障电流的开断。     

一种含卸能电阻的直流断路器的参数设计及性能分析北大核心CSCD

为了防止柔性直流输电系统在双极短路故障下过大的短路电流损坏输电系统,且考虑到过大的短路电流也会损坏断路器的避雷器,文中提出了一种可开断故障电流且有效减小避雷器吸能的直流断路器。利用PSCAD搭建了含卸能电阻的直流断路器模型和三端±350 kV柔性直流输电系统模型。在双极短路故障下,通过仿真对比分析了此模型与理想直流断路器模型和不含卸能电阻的直流断路器模型的区别。文中发现,含卸能电阻的直流断路器与理想直流断路器相比更容易切断故障电流,与不含卸能电阻的直流断路器相比有效减小了避雷器吸能。并且,通过仿真分析了使用不同参数的直流断路器的系统直流侧电流、电压波形,从而优化含卸能电阻的直流断路器的参数。     

高压直流断路器能量吸收装置的工作条件

高压直流断路器开断直流电路后,系统电感中的一部分能量必须消耗在能量吸收装置中,这部分能量与直流输电线路的参数、故障点的位置以及开断电流的大小有关,本文利用电磁暂态过程计算程序对此进行了计算。     

混合式高压直流断路器开断过程整机应力特性研究北大核心CSCD

混合式高压直流断路器开断短路电流过程复杂,导致开断过程中设备所承受的应力同样较为复杂。为明确其在开断过程中所承受的分断应力,有效指导混合式直流断路器的设计和试验,有必要对断路器整机应力特性进行研究。依据断路器动作时序将其开断过程细分为3个阶段,提出计及交流侧影响的整机分断应力计算方法。通过PSCAD仿真系统构建了混合式高压直流断路器及柔直电网模型,对电流应力、电压应力和耗散能量等进行了仿真分析,结果表明,所提计算方法可较为准确的获得各支路分断应力。研究结果可为混合式直流断路器及直流电网参数设计提供参考。     

基于电容加压/续流回路的直流开断原理与仿真

随着柔性直流输电技术在电网中不断得到应用,研究和开发合适的直流断路器已经成为当前智能电网技术的重要发展方向.目前已有的三种主要类型直流断路器通过将短路故障电流转移至MOV吸能支路来实施关断,降低了有效开断速度并增加了MOV阀组的吸能量.为此,本文提出了一种基于电容加压/续流回路的新型直流断路器原理,并进行了仿真,验证了所提原理的优越性,并就基于续流原理的直流开断问题进行了讨论.     

新型高压直流断路器开断能力的研究

通过对典型高压直流断路器在开断大大直流时开断能力不足的问题的分析,在其电路拓扑的基础之上,引进了一个电阻元件,将该电阻直接并联于直流回路上,用于分流和减小直流电流的幅值。另外,在与该电阻元件并联的直流回路上设置了一台断路器装置,该装置能开断较小容量的直流回路,它能与主直流回路的断路器共同工作,最终开断大幅值直流电流。在Matlab/Simulink环境下,建立Mayr电弧模型,并在此基础上建立了新型高压直流断路器模型。通过仿真及其分析,表明在高压直流系统中,该新型直流断路器具有很好的直流开断能力。     

失超保护系统直流真空断路器开断换流分析

磁约束聚变装置的失超保护系统利用直流断路器快速切断超导磁体回路的电流,实现磁体能量的转移与释放,以保障磁体安全。随着超导磁体运行电流等级的不断提升,直流断路器的设计面临着巨大挑战。本文针对10 kV/100 kA的大容量失超保护系统设计,提出使用直流真空断路器作为开断电流的主保护开关,并详细分析了其开断换流过程。首先介绍了失超保护系统的拓扑结构和工作原理;然后具体分析了真空断路器在开断及换流阶段的数学方程,并依据开断可靠性理论,分别对换流回路、泄能回路与缓冲回路进行了计算和参数设计;最后开展了100 kA直流电流开断实验。研究结果表明,失超保护系统中使用真空断路器开断100 kA磁体电流具有理论和工程可行性,并通过实验验证了所设计的真空断路器样机能够有效开断100 kA电流,换流过程符合预期判断。本文的研究工作为大功率失超保护系统中的直流断路器设计提供了技术支撑。     

H_2和空气下的直流开断电弧的燃弧特性分析

为解决航空电器要求体积小、重量轻、开断容量大的问题,选用H2和空气开关电器样机进行试验研究,建立直流开断试验电路,分析不同气体下直流电弧的电弧电压、电流波形、燃弧时间特性,电弧能量特性及电弧相转变过程。试验结果表明,H2比空气开关电器燃弧时间短、灭弧能力强,具有应用于航空供电系统的优势。     

高电压多脉冲冲击下单片与双片并联的MOV性能

采用幅值为20 kA、时间间隔为50 ms的同时序冲击高压5脉冲分别对单片氧化锌压敏电阻元件、2片压敏电压相差10 V、2片压敏电压相同的并联压敏电阻进行冲击试验。试验表明单片压敏电阻难以承受多脉冲的大能量,将幅值为40 kA同样的波形施加在2片压敏电阻并联上时,2片压敏电压相同的压敏电阻并联耐受冲击次数是单片情况下的2倍,而压敏电压相差10 V的2片压敏电阻并联的耐受冲击次数甚至比单片少。通过对多脉冲冲击下的压敏电阻片电气参数、温度测试分析以及外观损坏形式分析,认为多脉冲情况下的损坏机理主要以热击穿为主。     

高压直流断路器吸能装置各柱中电流不均衡性的研究

高压直流断路器吸能装置中氧化锌阀片的并联柱数愈多、每柱中串联的氧化锌阀片的片数愈少,则电流不均衡分布的问题愈严重.计算表明,只要合理地进行搭配吸能装置各柱中的氧化锌阀片,电流的不均衡性可以减少到很低的水平.     

Electrical parameter statistic analysis and parallel coordination of ZnO varistors in low-voltage protection devices

Analyzing the nonuniformity of electrical parameters of ZnO varistors is useful to select and coordinate the ZnO varistors in parallel operation and improve the protection capability of surge-protection device (SPD). The nonuniformity of 1-mA dc voltage and impulse residual voltage of commercial low-voltage ZnO varistors were estimated by statistic analysis in this paper. The Minimum Gobble Distribution was used to describe the distribution of 1-mA dc voltage and impulse residual voltage, ZnO varistors were verified conforming to the Minimum Gobble Distribution by the Kolmogorov-Smirnov test. The relationship between the impulse residual voltage and 1-mA dc voltage has a chaos phenomenon, and they have a close relative degree by t-test, the impulse residual voltage can be estimated by voltage ratio and 1-mA dc voltage. The nonuniform phenomena of electrical parameters of ZnO varistors were simulated by Voronoi network. The current overload of ZnO varistor with reduced residual voltage is serious, in order to keep safe operation of SPDs, when we design a SPD with ZnO varistors in parallel, a safe margin coefficient of discharge withstand current should be considered according to the actual relative standard deviation of surge residual voltages of used ZnO varistors.     

Failure modes and energy absorption capability of ZnO varistors

Thermal and mechanical behavior of ZnO varistors used in surge arresters is simulated for current pulses of various magnitude and duration. Time dependence of the temperature profile and of the distribution of thermal stresses is computed by solving heat transfer equations for varistor disks with nonuniform electrical properties. The simulations identify failure processes and determine energy absorption capability of varistor elements. The results are in excellent agreement with experiment and provide fundamental explanation of the energy handling dependence upon current surge intensity and duration     

氧化锌压敏电阻器的工频过电压（TOV）特性

本文就氧化锌压敏电阻器的工频过电压特性（以下称TOV特性）的重要性、正确表征和影响因素展开讨论。提出TOV特性应以TOV幅值及对应的耐受时间来表述,称为TOV耐受时间特性,作为给SPD应用的氧化锌压敏电阻器的设计应用资料,则应提供两个数据,一是TOV耐受时间特性,二是暂态过电压施加时温度随时间变化数据。氧化锌压敏电阻器的TOV耐受时间特性,直接与耐受TOV能量的能力以及TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线相关,制约耐受TOV能量的能力的因素,是配方与工艺引起的晶相差异和结构的均匀性,以及热稳定性。TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线,除了受配方与工艺影响外,还受工作历史的影响。电阻体均匀性好的TOV特性好,而TOV工作区（1mA～10A）V-I特性曲线非线性差或电压正温度数引起加载TOV时电流变小,可以提高TOV耐受时间。     

10kV配电型氧化锌阀片工频小电流耐受特性的试验研究

试验研究了10kV配电型氧化锌阀片工频小电流(3～15mA)耐受特性,测试了几种典型工况下耐受电流、耐受时间与损坏特征,试验数据可供进行氧化锌避雷器监测或检修时参考。     

ZnO压敏电阻老化机理的研究进展

ZnO压敏电阻作为避雷器的关键元件在限制电力系统过电压方面具有极为重要的作用,直接决定电力系统的过电压水平和设备的绝缘水平。然而其在承受长期工作电压或短时冲击电流作用时不可避免地会产生老化现象。本文总结了国内外学者对于ZnO压敏电阻老化机理的不同观点及最新研究进展,分析了其老化机理,并讨论了提高ZnO压敏电阻稳定性的方法。     

用TSC谱图研讨ZnO压敏陶瓷材料脉冲后的衰退

用热刺激电流(TSC)谱图分析法对氧化锌(ZnO)陶瓷材料的极化机理及通过对比实验对脉冲衰退机理进行了分析,讨论了热离子松弛极化、夹层极化,它们对材料损耗的影响以及脉冲电流作用引起材料一些性能参数的变化,对实验中发现的ZnO材料热释电现象给予研讨。     

ZnO的双脉冲电流冲击老化破坏试验

研制了一个双脉冲电流冲击试验装置 ,对氧化锌非线性电阻进行在双脉冲电流作用下的老化破坏试验 ,分别考察了电阻的老化破坏特性与冲击次数 n、双脉冲间隔时间 Δt的关系 ,指出在双脉冲电流冲击下 ,电阻更易发生击穿破坏