直流断路器的基本原理和实现方法研究

直流断路器是直流电网的核心元件,为此,深入研究了直流断路器的基本原理和实现方法。首先从理论上论述了直流电流开断的2条基本途径;其次介绍了基于故障通路串入无穷大电阻断流法的直流断路器实现方案;接着针对基于故障通路串入电容改变直流故障电流性质法提出了3种原理上可行的技术方案;最后对比分析了几种典型直流断路器的经济性。研究结果表明：（1）开断直流故障电流的基本途径主要有2条,其一是在直流故障电流通路中串入无穷大电阻实现断流,其二是在直流故障电流通路中串入电容改变直流故障电流性质实现断流;（2）目前已运用在实际工程中的直流断路器都是基于故障通路串入无穷大电阻断流法;（3）具有故障自清除能力的模块化多电平换流器是基于故障通路串入电容改变直流故障电流性质法;（4）基于串入电容的途径,提出了3种原理上可行的直流断路器,其一是由增强型半桥子模块串联构成的直流断路器,其二是包含正常通流支路的串入电容型直流断路器,其三是包含正常通流支路和主转移支路的串入电容型直流断路器;（5）在所比较的直流断路器中,包含正常通流支路和主转移支路的串入电容型直流断路器的经济性最好。该研究结果可以为直流断路器的研发与制造提供参考。     

基于ADAMS的高压断路器弹簧机构动力学仿真与故障分析

高压断路器是电力系统中重要的保护和控制设备,其状态正常与否直接影响电力系统的安全运行。详细分析了高压断路器工作原理及能量分配原理,建立高压断路器合分闸能量分配数学模型;建立高压断路器弹簧机构动力学模型,并依据高压断路器实际工况对其进行动力学仿真;全面分析了高压断路器弹簧机构合闸弹簧故障、分闸弹簧故障、缓冲器故障、连接件松动及机构卡塞等常见故障下高压断路器机械特性变化规律,揭示高压断路器在各种故障下关键参数的全过程动态变化规律。     

断路器防跳回路失灵案例分析及改进措施

分析了一起500 kV断路器的防跳回路失效故障,指出故障是由远方控制程序导致,具体原因是断路器合闸脉冲时间设定不合理和继电保护动作未能闭锁断路器合闸命令。提出相应的改进措施,包括：将断路器的合闸脉冲时间由60 s改为0.5 s;在断路器内部故障与断路器合闸闭锁条件中加入断路器的保护动作信号。     

一起断路器故障的综合分析

介绍了一起运行中的断路器B相手孔爆裂故障,通过对故障断路器的外观、内部检查以及相关数据测量,得出故障原因主要是导流部分过热和绝缘支柱老化。为保证断路器稳定运行,提出在接缝处涂抹密封胶;断路器内采用驱潮设备。     

断路器典型故障分析及预防措施

<正>大庆油田电网中运行着大量各种型号的断路器。据统计,大庆油田断路器典型故障主要包括以下几类:(1)断路器拒分、拒合故障;(2)断路器机构加热装置故障;(3)断路器漏气造成气压异常、闭锁故障;(4)断路器接触不良过热故障。下面结合实例对上述典型故障进行分析并制定预防措施。1断路器拒分、拒合故障分析1.1故障案例1(1)故障现象:喇一次变电所35 kV喇九线     

柔性直流输电用高压直流断路器及其故障检测方案研究

研究并仿真分析混合式直流断路器的组成结构、工作机理;采用舟山柔性直流工程定海站工程参数搭建双端系统PSCAD仿真模型,分析柔性直流输电系统故障时,直流断路器处的故障特性和故障发展过程,为故障检测装置工作范围及故障检测方法的确定提供依据;直流侧双极短路故障时,故障电流会对直流断路器形成最为严酷的电气应力,且对故障持续时间敏感,因此进一步研究了不同故障检测延时对故障特性的影响,最终根据研究结果,推荐了一种直流断路器快速故障检测方案.     

高压断路器故障诊断的一种多极新方法探究

由于高压断路器运行工况复杂,影响因素众多,使得每种故障状态的发生都有多方面的成因。一方面,多类故障特征信号可能对应同一故障;另一方面,一类特征信号也可能反映不同故障。并且,多类故障之间可能存在不相容的情况。由此可见,多类故障之间的不相容性和故障的多样性、复杂性一样,是高压断路器诊断的重点与难点。注意到现有高压断路器诊断方法多偏重于故障的多样性、复杂性特性,而忽略了不同类别故障之间的不相容性。文中借助于多极模糊集在解决多类别不相容分类特性的优势,提出了一种高压断路器故障诊断的多极分析方法。首先,专家根据检测信号对同一故障状态可能对应的多类故障分别进行评估;其次,利用多极熵值法确定不同检测信号的权重;接着,运用多极VIKOR方法得出诊断结果;最后,通过高压断路器故障诊断的具体案例及对比分析,验证了新方法的有效性和可行性。     

一种用于电弧故障断路器的结构优化设计

<正>传统的低压电器保护电器,不能在监测及识别电弧上发挥积极作用,为此,电弧故障断路器应运而生。但电弧故障断路器存在较多有待于完善的地方,例如主体结构,我国传统式电弧故障断路器的结构为空气断路器与电弧监测模块拼装而成。本文对其结构进行改进,形成一体式的结构。1传统电弧故障断路器的结构1.1主体结构我国传统的电弧故障断路器,采用空气断路器与电弧监测模块相拼装的结构,体积大,其总宽度     

500kV交流线路断路器短路电流延时过零现象研究

高压交流断路器切断电流时均在电流过零时才能灭弧,电流延迟过零现象会加重高压断路器的开断负担,并可能造成断路器损坏。为此以伊敏换流站500 kV 5043交流线路断路器现场实际故障为例,通过理论分析及仿真计算研究了交流线路发生单永故障重合期间,交流线路断路器出现短路电流延时过零现象的机理及条件,并得出判断阀值;指明该故障工况若出现在发电厂密集地区,相应线路断路器延时过零现象的概率较大;分析了交流线路断路器不同重合时刻对断路器短路电流的影响。同时,根据伊敏地区交流线路重合闸设备现有功能设置,提出了适用于现场实际的避免流经断路器的短路电流延时过零的反故障策略。     

220kV断路器三相不一致保护动作分析及对策

<正>目前,高压输电线路一般采用分相操作的断路器。断路器的三相不一致运行会影响电网的稳定性。为防止因断路器三相位置不一致导致的断路器误动或拒动事故,断路器应采用本体三相位置不一致保护。下面结合一起220 k V断路器三相不一致故障,分析保护装置动作的标准与时刻,测试断路器控制电路的特性。为防范该故障,提出了单继电器的改造方法。1故障现象某220 k V变电站220 k V线路断路器为ABB     

基于线圈电流和触点状态的断路器故障分析

介绍了一种基于线圈电流信号与触点状态的高压断路器故障诊断专家系统。首先,分析了高压断路器的操作过程,并根据其操作特性提取隐含在线圈电流和触点状态中的有效信息;其后,在找出特征参数与断路器状态对应关系的基础上,设计了基于规则的断路器故障诊断专家系统;最后,以锁勾润滑不足、分闸线圈故障2种故障为实例,分析专家系统的推理过程。经试验验证,该专家系统可以准确地诊断出断路器多种故障,并在目前断路器维护现状的基础上给出合理的检修建议。     

高压断路器机械振动信号混沌吸引子形态特性

提出并探讨了基于混沌吸引子形态特性的高压断路器振动信号特征提取方法。采用功率谱和Lyapunov指数分别对高压断路器振动信号进行定性和定量混沌分析,证实了高压断路器振动信号既包含高压断路器动力学特性,也存在混沌现象;在此基础上,对振动信号进行相空间重构,分析混沌吸引子形态特性与故障类型之间的关系;最后,以不同严重程度的分闸缓冲器故障为例,深入探讨了不同严重程度故障下混沌吸引子的演变规律。研究结果表明,高压断路器振动信号混沌吸引子形态在同一故障状态下较稳定,对故障类型及故障严重程度较敏感,这表明混沌吸引子形态特性是研究高压断路器振动信号特征提取的有效实用途径。     

应用于南澳多端柔性直流工程中的高压直流断路器关键技术参数研究

针对在±160k V南澳多端柔性直流输电工程加装2台机械式高压直流断路器进行了研究。首先提出了2台直流断路器的安装方案及意义,分析了机械式高压直流断路器的拓扑及工作原理。然后利用PSCAD/EMTDC建立了含2台机械式高压直流断路器的南澳直流系统仿真模型;通过仿真分析,发现双极短路故障时,为避免过流,在直流断路器开断故障电流前换流器应暂时闭锁;仿真设定机械式高压直流断路器开断时间为5ms,得到了其暂态恢复电压、开断电流、避雷器吸收能量等关键技术参数;研究了开断时间分散性、一台直流断路器故障时对直流断路器参数的影响;最后给出了机械式高压直流断路器关键参数选型的建议。     

基于分段FFT的断路器故障诊断策略设计及应用

换流站交流滤波器断路器是高压直流输电系统的重要组成部分,其内部故障的发生将直接影响直流输电系统的稳定运行。针对滤波器用断路器的故障诊断,提出了一种根据交流滤波器断路器的分合闸电流诊断断路器健康状态的高效在线监测方法。首先,分析了交流滤波器断路器分合闸电流的时域特征和频域特征;然后,利用基于分段随机快速傅里叶变换（fast Fourier transform,FFT）的断路器分合闸涌流频域分析方法,实现对故障信息的实时监测与判定;最后,基于灵州换流站750 kV交流滤波器场7632断路器C相故障录波数据,开展诊断策略有效性分析与验证,结合断路器拆解检查,验证了所提故障诊断策略的有效性,为换流站交流滤波器断路器故障的在线诊断提供了可靠的解决方法,具有良好的工程应用价值。     

ZN63型断路器操动机构合闸弹簧应力松弛仿真分析与诊断

文中通过在动力学仿真软件中建立断路器运动仿真模型,设置不同程度的合闸弹簧应力松弛故障,分析了合闸弹簧应力松弛对断路器操动机构运动特性的影响;采集了断路器操动机构合闸弹簧在正常及应力松弛故障下的振动信号,提出一套基于小波包敏感频段能量法的断路器合闸弹簧应力松弛故障的诊断方法。试验表明,该方法能够有效地区分弹簧是否发生应力松弛故障。     

运行与检修问答

<正> 【问】什么是异相接地故障?电力部门为什么要求在非有效接地系统中应选用通过异相接地故障开断试验的断路器? 【答】在中性点非有效接地系统中,在一相断路器的内侧和另一相断路器的外侧各产生一个单相接地的故障,称为异相接地故障。异相接地故障实际是一种特定的两相接地故障。在开断异相接地时,断路器首开相上将出现1.73倍相电压工频过电压;其值要比断路器开断     

超高压电力系统双断口断路器内部故障保护的一种实现方法

介绍失灵保护切除断路器内部故障的危害,提出系统需要快速的断路器内部故障保护的论断。分析500kV 3/2接线边、中断路器内部故障,得出断路器内部故障保护的一般判据,最后给出了一种借助运算放大器实现双断口断路器内部故障判别的原理简图。     

快速切除220 kV变压器死区故障的继电保护方案

由变压器电源侧后备保护动作或联跳变压器其他侧断路器的方法,来切除220kV变压器某侧断路器与变压器差动保护电流互感器(TA)之间发生的死区故障,切除故障时间较长;由于是变压器出口故障,容易造成变压器损坏。分析了220kV变压器各侧死区故障的故障特征和有关的继电保护动作特征,借鉴现运行的母线差动保护中母联断路器死区故障保护和线路断路器死区故障保护的原理,提出了4种快速切除220kV变压器各侧死区故障的保护方案,并研究了变压器死区故障保护短延时的合理取值。     

10kV少油断路器临修故障跳闸次数的确定方法

<正> 高压断路器临修故障跳闸次数的规定对电力系统安全运行影响较大。跳闸次数多了,断路器额定开断容量要下降,甚至灭不了弧,有发生断路器爆炸的危险;如果次数过于频繁,又会造成人力和物力上的浪费,两者都是不可取的。 一、影响断路器故障跳闸次数的因素 长期以来,电力部门对于变电站运行的少油断路器一般规定为故障跳闸3～5次检修一次,和断路器油质变黑后进行检修。其主要根据是按国家标准断路器能在额定开断容     

断路器故障预警装置研制与健康评估系统开发

目前国内外关于断路器的状态检修均采用计划停电的模式,存在不能及时发现断路器存在的潜伏性缺陷的缺点,从而导致断路器故障引起的电网事故。研制了由机械振动测量终端、电场强度测量终端、回路电流测量终端以及智能诊断模块4套组件构成的断路器故障预警装置并开发了由健康评估、智能定级2个模块组成的断路器健康状态量化评估系统。对研制的故障预警装置和健康状态评估系统进行了现场验证,结果表明：所提故障预警装置首次实现了运行状态下高压开关振动、电场以及回路电流信号的非侵入式融合采集,大幅降低了测量装置安装工艺复杂度和安装风险,实现了断路器3类17种故障的精准预警;开发的健康状态量化评估系统实现了断路器近远期健康度的实时评估,降低了断路器运检成本。