GIS断路器合闸电阻螺栓断裂分析

断路器配置合闸电阻是抑制线路合闸涌流和操作过电压的主要措施,合闸电阻一旦发生异常,会影响到断路器开关的性能,甚至会引起GIS的绝缘故障。对一起断路器合闸电阻进行故障分析,通过对断裂螺栓进行材质检测、有限元仿真分析和真型样机试验等方法对断路器运行异常工况进行分析,得出故障原因,为断路器合闸电阻的结构设计及工作可靠性提供参考。     

基于ATP-EMTP的750kV断路器合闸过电压的仿真计算

750 kV输电线路的断路器三相合空线、发生单相接地故障的单相重合闸等操作,在线路上都会产生高于750 kV系统绝缘配合要求值1.8 pu的操作过电压,必须采取有效措施来限制线路沿线操作过电压,以保证750 kV系统能够安全、可靠运行。针对750 kV系统的断路器三相合闸和单相重合闸操作过电压,以太阳山换流站—六盘山750 kV输电线路实际工程为例,建立基于ATP-EMTP的操作过电压仿真计算模型,计算分析金属氧化物避雷器及断路器合闸电阻对三相合闸和单相重合闸2%统计过电压的影响。最后确定了限制操作过电压的避雷器配置及断路器合闸电阻阻值。     

川西地区带合闸电阻断路器的操作过电压分析

为了给500 kV线路带合闸电阻断路器的运行提供技术依据,综述了近20年全国各超高压变电站发生的多起合闸电阻爆炸实例,然后通过PSCAD软件仿真,以川西地区500 kV主干网为研究对象,计算了空载线路投切时,500 kV线路操作过电压情况。计算结果表明,由于合闸电阻的作用,断路器断口和绝缘都可以承受从线路两侧产生的操作过电压。     

基于PSCAD的输电线路操作过电压分析

合闸电阻被广泛用于限制断路器操作过电压,但是对于一些中短线路,操作过电压值较小,且近年来合闸电阻破裂引起的故障频频发生,影响供电可靠性,因此还需进一步研究对中短线路断路器安装合闸电阻的必要性。以甘肃某330 kV线路为例,采用PSCAD软件计算了该线路的合空线操作过电压及单相重合闸操作过电压,并对比分析了三相合闸同期性、合闸相位、避雷器及线路结构等因素对操作过电压的影响,为实际线路运维检修提供参考。     

取消750 kV线路断路器合闸电阻的研究

取消750 kV线路AIS断路器和GIS断路器合闸电阻可节省费用,并提高断路器运行可靠性。研究了取消750 kV交流输电线路断路器合闸电阻的可行性。提出了以线路的闪络率及避雷器能量作为取消750 kV线路断路器合闸电阻的判据。介绍了线路闪络率的计算条件和方法,给出了取消合闸电阻后的750 kV线路过电压水平和线路的绝缘水平以及几种限制过电压措施。     

750kV交流输电线路的工频及操作过电压

750kV输电线路分布电容大、波阻抗较小,线路的工频过电压及操作过电压比一般超高压线路更为严重,为了合理确定绝缘配合,有必要对其各种过电压进行研究。结合西北地区官亭-西宁750kV输变电工程,分析了电抗器中性点电抗与潜供电流、恢复电压的关系,通过计算确定了中性点电抗的取值,保证了单相重合闸的成功率。研究了各种运行方式下的工频过电压及合闸操作过电压,包括三相合闸、单相自动重合闸过电压,同时分析了金属氧化物避雷器(MOA)、断路器并联电阻等措施对过电压的抑制效果,并与实际测量结果进行了比较。在此基础上,改变线路输送容量、线路长度及保护配置方案,对750kV交流输电线路取消合闸电阻的条件进行了研究。通过电磁暂态程序(EMTP)的仿真计算表明,线路两端装设电抗器后,工频过电压符合我国关于超高压线路工频过电压的要求。同时采用线路两端装设MOA和断路器装设并联电阻的方法,可以有效降低操作过电压,而且对MOA和并联电阻热容量要求不高。当线路输送功率为700MW,线路长度<60km时可以取消断路器合闸电阻,仅靠线路两端的MOA就可将操作过电压限制到线路设计水平以下。若沿线路增加一组MOA,满足同样的过电压要求,线路允许长度可达380km。     

降低避雷器额定电压或残压对取消750kV线路断路器合闸电阻的影响

目前中国西北地区已投运的750 kV工程避雷器配置基本上是采用750 kV母线侧避雷器额定电压600 kV、线路侧避雷器额定电压648 kV。绝大多数750 kV工程线路断路器装有570~600Ω合闸电阻。根据工频过电压的差异化研究结果,母线侧和线路侧避雷器额定电压在一定范围内均可以进一步降低。避雷器性能提高,避雷器操作冲击电流残压降低,750 kV线路合闸操作过电压水平会相应降低,有利于取消750 kV线路断路器合闸电阻。文中对750 kV工程避雷器额定电压或残压降低后的合闸操作过电压进行了研究,结合操作过电压闪络率的计算,提出了降低避雷器额定电压或残压后取消750 kV线路断路器合闸电阻的适用范围。     

我省500kV长线路采用氧化锌避雷器限制操作过电压的新尝试

研究了惠州至汕头长２８１ｋｍ的５００ｋＶ线路的操作过电压和绝缘配合问题，在此基础上提出和论述了取消线路断路器合闸电阻，而采用氧化锌避雷器来限制线路操作过电压水平的作法。     

800 kV SF_6罐式断路器合闸电阻研究

断路器配置合闸电阻是降低线路合闸过电压的有效措施。介绍了800 kV断路器的结构特点,合闸电阻开关与合闸电阻并联后与两个主灭弧单元串联。800 kV断路器合闸电阻开关合闸过程中传动机构采用变长度连杆设计,实现了合闸电阻开关合闸时先慢后快的运动特性,保证了合闸电阻8～12 ms的可靠投入。800 kV断路器合闸电阻开关动触头采用弹簧振子设计,实现了合闸电阻开关分闸时后分的运动特性,保证了灭弧功能由主灭弧单元完成。800 kV断路器合闸电阻额定热容量为39.7 MJ,针对操作顺序C(1.3E)-3 min-C(1.3E)-30 min-C(1.3E)-3 min-C(1.3E),安全系数为1.51倍;针对操作顺序C(2E)-30 min-C(2E),安全系数为1.27倍。对800 kV断路器反相合闸及雷电冲击耐受电压下的电场分布进行了数值仿真,计算结果表明其绝缘性能满足要求。有关断路器合闸电阻的标准应完善。     

330kV电网取消断路器合闸电阻的研究

对３３０ｋＶ电网的线路断路器和变压器断路器是否取消合闸电阻进行了研究，由操作过电压的计算结果得线路断路器和变压器断路器可以取消合闸电阻，在建和拟建的变电所也可以采用不带合闸电阻的断路器。     

基于ATP-EMTP的330kV空载线路非同期合闸过电压研究

实践表明,分相操作机构的断路器非同期合330 kV空载线路时,合闸电阻、残余电荷等因素对操作过电压的影响很大,研究其影响规律对于生产实际非常重要。文章考虑在B相合闸时间落后A相5 ms和C相合闸时间落后A相2 ms条件下,分析合闸电阻、接入时间、合闸相位和残余电荷对操作过电压的影响。并得出结论:断路器并联的合闸电阻、合闸电阻接入的时间和空载线路上的残余电荷对操作过电压影响较大,合闸时电源的相位对操作过电压影响较小。     

取消500kV断路器合闸电阻的研究

分析了取消５００ｋＶ断路器合闸电阻，仅仅依靠ＭＯＡ条件下线路合闸和重合闸过电压，线路绝缘闪络率和ＭＯＡ吸收能量，得出了对于不很长的５００ｋＶ线路，取消合闸电阻既提高运行可靠性又节省投资的结论；提出了取消合闸电阻适用范围和进一步降低过电压的措施。     

取消750 kV断路器合闸电阻的可行性研究

取消750 kV线路断路器合闸电阻可节省费用,提高断路器运行可靠性。笔者以即将建设的兰州东-银川东750 kV输电线路工程为背景,结合国外对取消合闸电阻的研究,利用电磁暂态计算程序(ATP/EMTP)计算装设1组避雷器和断路器合闸电阻时,线路三相合空线、单相自动重合闸统计操作过电压水平。计算表明,在首末端装设1组避雷器时,三相合空线、单相自动重合闸统计操作过电压最大值分别为2.38 p.u.和2.57 p.u.,在线路线路长度较短时,两端装设避雷器的方法可以将上述两种统计操作过电压抑制到1.80 p.u.以下,可见在线路较短时取消合闸电阻成为可能。     

用多级电阻控制操作过电压

在系统电压高于500千伏时,传统的单级电阻断路器不能将操作过电压限制到1.7倍或更低的水平。本文介绍了带和不带电阻的断路器来控制操作过电压的四种可行方案的模拟计算机的研究成果。这些方案是:同步控制合闸的元电阻断路器;成组的三级电阻断路器;成组的两级电阻断路器;带控制合闸的两级电阻断路器。对每种方案均规定了过电压的极限值与断路器的时间。     

广东省部分500kV线路断路器合闸电阻的选择和运行情况

论证了广东省几条５００ｋＶ线路断路器取消合闸电阻的可行性，校核了取消合闸电阻后的操作过电压水平和线路绝缘子串及塔头空气间隙的耐受操作过电压水平，论述了氧化锌避雷器限制操作过电压的作用和重合闸方式的选择。     

特高压输电线路断路器不装合闸电阻的可行性研究

为了研究特高压(UHV)输电线路断路器不装合闸电阻的可行性,从变电站和输电线路的安全角度考虑,提出了取消断路器合闸电阻的判据,并采用电磁暂态程序(EMTP)模拟计算了线路长度为50~400 km的特高压输电线路断路器不装合闸电阻时的合闸过电压水平、波前时间及线路闪络率。计算结果表明,线路长度100 km的输电线路不宜取消合闸电阻,线路长度100 km的单回线路和I串同塔双回线路的闪络率和相间过电压标幺值分别接近判据中的允许值0.01次/a和2.95,因此在实际工程中宜结合具体条件进行研究,可能会满足取消合闸电阻的条件。提出为了扩大取消断路器合闸电阻的范围,建议进一步研究降低操作过电压等效风速系数、采取其他措施进一步抑制合空线过电压。     

交流1000 kV输电系统过电压和绝缘配合研究

为研究特高压交流输电系统过电压和绝缘配合水平,从2个方面作了介绍。过电压部分研究了晋—南—荆线的过电压。基于避免发生非全相工频谐振过电压和限制过电压水平以及节省高抗备用相等方面提出高抗配置方案。研究了工频暂时过电压TOV、潜供电流和恢复电压、MOA参数选择、操作过电压(包括合闸和单相重合闸空载线路过电压,接地过电压和切除短路故障的分闸过电压,GIS隔离开关操作过电压)、断路器瞬态恢复电压TRV和断路器开断短路电流的直流分量衰减时间常数。也介绍了晋-南-荆线路延长成陕-晋-南-荆-武线路和华东1000kV输电工程过电压的特点。绝缘配合部分同时考虑了过电压水平和绝缘的放电特性,兼顾了安全可靠和建设、运行成本。介绍了在包括工作电压、雷电冲击和操作冲击下的特高压线路塔头绝缘间隙距离的选择,变电所和开关站绝缘间隙距离的选择和输电设备绝缘水平的选择。     

关于500kV断路器取消合闸电阻的探讨

我国500kV电网过电压保护绝缘配合与电气设备接地暂行技术标准(SD119—84)中规定:“500kV线路合闸和重合闸过电压应采用有合闸电阻的断路器对该过电压加以限制。避雷器可作为电站电气设备操作过电压的后备保护装置”。近几年来随着氧化锌避雷器(以下简称MOSA)的发展和国外500kV电网运行的新经验,提出了仅用MOSA,取消合闸电阻保护操作过电压的新观点,并已在工程中应用。本文简要介绍国外经验和漫湾水电站对此问题     

基于电晕笼的导线操作冲击电晕特性试验研究

随着电力系统的电压等级逐渐升高,操作过电压对输变电设备的绝缘水平影响越来越大,如何对输电线路操作过电压精确计算,使设备的绝缘设计更为合理广受关注。目前计算线路操作过电压中都忽略了导线的冲击电晕会对操作过电压产生明显的衰减畸变影响,计算结果往往过于保守。在中国特高压交流试验基地进行的试验对电力系统常用的导线进行了操作冲击电晕试验,获得了相应的导线冲击电晕伏库特性曲线。试验结果表明,导线参数对起晕电压影响较大。长波头操作冲击产生的空间电荷量比标准操作冲击更大,而正极性冲击电晕比负极性电晕更为激烈。基于试验结果,建议在输电线路中安装选相合闸断路器的,利用断路器的开断使线路的操作过电压都为正极性的,从而利用正极性冲击电晕降低线路操作过电压值。     

800 kV交流滤波器场用断路器合闸电阻故障分析

合闸电阻在断路器合闸过程中用以抑制合闸涌流、操作过电压,主要应用在800 kV及以上电压等级输电线路与换流变电站交流滤波器场,其中交流滤波器场特殊应用环境导致合闸电阻故障率高。通过断路器合闸过程中的暂态波形分析、声振信号检测、物理场仿真等方法对一起合闸电阻缺陷引起的断路器运行异常进行分析,并给出导致合闸电阻异常原因,通过返厂解体验证了所采用分析方法的正确性。最后,对带合闸电阻结构断路器存在的潜在缺陷提出相应改善措施,以避免断路器运行过程中气隙击穿事故发生。