雷电——工频联合加压下1100kV GIS壳体暂态电位分布及接地方式的研究

为了研究1 100 kV气体绝缘金属封闭开关设备在雷电—工频联合加压试验过程中由短时燃弧引发的壳体暂态电位升高的电位分布情况,文中采用导体传输线理论对雷电—工频联合加压试验回路各组成部分以集中或分布参数等效,特别地将壳体绝缘法兰等效成串联电容,建立了试验回路的暂态模型并进行仿真。将仿真计算结果与试验数据进行对比,验证了模型的准确性;分析了1 100 kV GIS试验回路壳体暂态电位分布规律并且对接地线型式和接地方式进行了合理选择,最终证实铜箔接地对暂态电压幅值和频率的抑制具有良好效果。     

特高压断路器预击穿对合闸空载GIS母线操作过电压的影响

针对近几年国内特高压GIS设备启动调试过程中在断路器合闸冲击空载母线时造成绝缘击穿事件,参考特高压GIS断路器特性,建立电磁暂态仿真模型,研究了断路器预击穿对特高压GIS母线快速暂态过电压的影响,得到以下结论:①在断路器合闸空载GIS母线时,不考虑断路器预击穿,则2%统计过电压为1.58 p.u.,考虑预击穿现象后,其最高可达1.8 p.u.;②根据仿真计算,特高压断路器合闸空载GIS母线暂态过电压的首波上升时间约为0.3μs,小于标准雷电冲击波的上升时间;③断路器合闸空载GIS母线暂态过电压虽没有超过GIS设备的操作冲击耐受水平,但可激发GIS母线的隐性缺陷,引起绝缘事件。根据仿真计算结果和国内外对GIS设备绝缘特性的研究,对预防此类绝缘击穿事件提出了意见和建议,对交流特高压GIS设备的设计和绝缘事故预防具有一定的参考价值。     

真空断路器快速合-分闸操作10kV并联电容器的过电压机理

近年来变电站投切10 kV并联电容器时发生的断路器炸裂事故率不断上升,对此类事故进行了详细的统计后发现近50%的事故中都出现了断路器合闸后快速分闸的操作。就此,率先对并联电容器的快速合-分闸操作进行了概念定义,并对其过程中过电压产生的机理进行了理论推导。同时,提出了暂态回路重构、母线对地电容突变等观点。借助ATP-EMTP软件,对快速合-分操作过电压进行了大量仿真计算。研究表明:快速合-分闸操作会在断路器负载侧产生极高的过电压;对地电容起到了重构振荡回路的作用,改变了操作暂态过程的发展;断路器触头电流高频过零后出现等效截流的现象。仿真计算操作过电压标幺值高达8.5,此操作极有可能引发断路器重燃甚至绝缘击穿。     

500kV砚都站断路器均压电容爆炸事故仿真分析及反措建议

针对一起500 kV变电站隔离开关操作过程中发生的触头关合不到位引起的断路器均压电容爆炸事故,运用电磁暂态软件ATP/EMTP编程建立了电弧重燃模型,从过电压以及能量积累两方面对事故原因进行了分析。结论认为事故是由系统通过电弧向均压电容与线路对地电容构成的串联电容多次充电引起的,均压电容两端电压波形包含基频、高频两个分量,长时间工频电压和操作电压的叠加作用效应最终导致均压电容发生绝缘击穿。根据仿真计算对事故反措提出了建议。     

断路器暂态模型及参数对VFTO影响的仿真分析

气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)设备模型的选取是快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)仿真计算的关键,断路器作为GIS主要的电气设备,其模型及参数的选取必然会影响VFTO的仿真结果.为此文中利用EMTP-ATP软件对1 100 kV变电站进行建模,建立了考虑断路器结构的暂态仿真模型,分析断路器结构参数对VFTO的影响.结果表明,合闸电阻对VFFO的幅值具有明显的抑制作用;随着断路器并联电容的增大系统中VFTO幅值呈减小趋势,主要频率和频率幅值减小;断路器对地电容变化对不同节点处VFTO的影响程度不同;空载母线变化对母线端部和断路器处的VFT0影响最大.     

风电场电缆集电网操作过电压的模拟试验和暂态分析

为了解决大型风力发电场中压电缆集电网系统的暂态过电压防护及绝缘配合问题以提高风电场运行的安全可靠性,搭建了风力发电场中压电缆集电网系统的实验室模拟试验平台,并建立了相应的电磁暂态分析模型,研究了真空断路器的操作在风电场中压电缆集电网系统中产生的暂态过电压的特性。采用永磁操作真空断路器的选相位技术来测量最大操作过电压水平,得到了操作过电压水平与电缆长度、感性负载和断路器动作相角的密切关系。模拟试验结果表明,短电缆和大感性负载时开断断路器会产生最高的过电压,真空断路器发生重燃现象时过电压标幺值可达5。模拟200 MW风电场的暂态仿真分析表明,重合闸操作可产生最高2.4的过电压标幺值。     

基于真空断路器预击穿特性的海上风电场集电网合闸暂态过电压仿真研究

海上风电场中压电缆集电系统真空断路器在闭合空载变压器操作中,真空断路器预击穿会在机端变压器的高压侧产生暂态过电压,该过电压与电缆作用产生高频振荡过电压将对变压器绝缘产生损坏。文中研究真空断路器预击穿产生高频暂态过电压的机理,在PSCAD/EMTDC暂态分析软件上搭建真空断路器预击穿现象的自定义模型,并将此模型应用于简化的海上风电场中压电缆集电系统模型,研究合闸初相角、电缆长度和机端变压器位置对暂态过电压的影响。仿真结果表明机端变压器位于机舱且合闸初相角为15°过电压陡度最大,在机端变压器加装扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置后,暂态过电压陡度得到了明显的抑制。     

特高压交流断路器断口联合加压试验方法研究

针对特高压1100 kV GIS断路器断口需进行试验室联合加压试验的要求,研究了工频和工频、雷电冲击和工频以及操作冲击和工频联合加压3种方式的试验,分别从试验设备、试验参数和实现方案上给出了合理、可行的试验方法。     

110kV输电线路电容降压取电系统雷电过电压分析

针对输电线路杆塔电容取电系统在遭受雷击时的过电压问题,以新开发的110 k V输电线杆塔电容取电系统为研究对象,在介绍该电容取电系统基本工作原理、整机工频测试结果的基础上,进一步建立了取电系统的雷电暂态计算模型,利用电磁暂态计算程序ATP-EMTP软件对雷击下取电系统过电压进行仿真计算,确定了取电系统的雷电过电压水平,并提出相应的过电压保护措施。仿真结果表明,采用氧化锌避雷器和压敏电阻可以有效的限制雷电过电压幅值,实现对取电系统的过电压保护。     

真空断路器操作过电压对电机产生的危害及对策

真空断路器开断电机回路时 ,会产生截流过电压、多次重燃过电压及三相同时截流过电压。因此 ,在电机回路中装设真空断路器时 ,必须有完善的保护设备来限制真空断路器的操作过电压 ,以保护主设备 ,使电力系统安全、可靠、经济地运行。特别是在发电机回路中使用真空断路器时 ,更要慎重 ,除具有完善的保护措施外 ,还要考虑其绝缘水平配合、发电机回路的电容电流、切断直流分量的要求等因素 ,使真空断路器的优良性能得到充分发挥     

强化集肤效应抑制快速暂态过电压

GIS隔离开关投切空载母线时能够产生特快速暂态过电压VFTO;真空开关投切电感性负载时能够产生重燃过电压。这些快速暂态过电压具有很高的变化陡度,能够在电力设备绝缘上不均匀分布,产生严重危害。提出了强化集肤效应抑制快速暂态过电压的方法,它是在导电杆上套上高频磁环串,再在磁环串外套上电阻筒,由此构成同轴结构。此结构能够产生强化的集肤效应,工频电流频率较低,主要通过导电杆,受磁环和电阻的影响很小;快速暂态过电压频率很高,受高频磁环的影响显著,被迫通过外层电阻,从而产生幅值和陡度的衰减。通过模拟试验表明,这一方法对快速暂态的抑制效果显著。     

云广±800 kV直流工程孤岛运行过电压水平研究

孤岛运行作为云广特高压直流输电工程的设计运行方式之一,能够有效地提高南方电网的稳定水平,但必须以解决过电压问题为前提。基于一次设备实测参数和实际的控制保护系统,对云广特高压直流孤岛方式下的过电压水平进行了计算,结果表明：各种故障工况下操作过电压水平均满足规程要求,最大仅为1.71 p.u.;交流滤波器/电容器组断路器断口暂态恢复电压最大值不超过1 300 kV。各种工况下的暂时过电压水平较高,最高达1.66 p.u.,但持续时间短;除了双极ESOF时避雷器最大吸收能量较大外,其他故障工况下避雷器最大吸收能量为3 895 kJ,占标称设计值的43.8%,裕度较大。因此,孤岛运行方式下设备的过电压水平、避雷器能耗以及大组滤波器开关断口暂态恢复电压均满足要求。     

±660kV直流输电工程过电压与绝缘配合

宁东—山东±660kV直流输电示范工程中过电压与绝缘配合研究是工程的关键技术之一,对工程的可行性、可靠性、经济性有较大影响.文章针对宁东—山东±660 kV直流输电工程绝缘配合主要特点,结合具体的过电压电磁暂态仿真研究了系统工频、谐振、操作和雷电过电压水平,并根据计算结果提出换流站设备要求的绝缘水平,为工程设备配套提供...     

ATPDraw输电线路模型及操作过电压仿真研究

本文推导了电力系统电磁暂态仿真软件ATPDraw中三相输电线路的分布参数模型,给出了暂态解的求解过程。基于该分布参数模型对由空载线路合闸引起的操作过电压及其补偿措施进行了仿真计算,并结合实际对仿真结果进行了分析,验证了模型的正确性,从而ATPDraw为研究输电线路的过电压及设备选择提供了一种有效的仿真工具。     

过电压监测技术与设备绝缘状态研究分析

针对电力系统的暂态过电压产生的危害问题,提出了开展暂态过电压监测的重要性,在此基础上设计了一种暂态过电压监测装置,长期挂网运行证明,该装置工作稳定、可靠.通过暂态过电压的在线监测,基于绝缘配合与设备绝缘状态的关系,综合分析变电设备的绝缘工作状况.预测变电设备的绝缘状态,提出对变电设备进行预防性检修与预知性维护工作的依据.     

三种主接线方式下柔性直流输电系统换流站内部过电压仿真

多年来柔性直流输电技术在我国一直处于理论研究阶段,近几年才开始兴建示范工程,主要采用伪双极接线方式,对于真双极接线以及混合接线方式研究较少。为对我国柔性直流技术的普及和工程应用提供参考,在PSCAD/EM TDC中搭建了两端伪双极、两端真双极以及两端混合接线的柔性直流系统详细模型,并对三种模型分别配置了避雷器保护初步方案,计算了这三种主接线模型在典型故障下换流站关键设备上产生的内部过电压以及避雷器上通过的电流和能量,计算结果可为今后柔性直流工程主接线设计、换流站绝缘配合研究以及相关设备的选型、试验等提供重要依据。     

110kV变压器中性点过电压的计算及其保护策略

为了限制短路电流和满足继电保护整定的需要,110 kV系统采用的是部分变压器中性点接地方式,这种接地方式会使不接地变压器的中性点产生过电压。为此使用PSCAD/EMTDC软件计算了重庆电网一个110 kV系统中不接地主变中性点的过电压。计算结果表明:不接地变压器中性点的工频暂态过电压最高可达到125.8 kV;不接地系统下发生单相接地故障时,变压器中性点电压会上升到相电压;非全相运行时空载变压器中性点可能会产生铁磁谐振过电压,峰值可达到261.2 kV,严重威胁中性点和线端设备的安全;雷电过电压也会损坏中性点的绝缘,也需加以限制。最后给出了适用于110 kV变压器中性点的保护配置方案,并指出当采用间隙和避雷器并联保护时,需考虑避雷器对中性点工频暂态过电压的限制作用。     

CVT暂态过电压响应研究

当电力系统中存在雷击或操作过程时,其高频暂态过电压会以静电感应和电磁耦合的方式从高压系统传递到低压系统,会对二次系统的测量装置、保护装置以及二次设备本身和运行造成严重的影响.本文通过对比电容式电压互感器（CVT）暂态过电压响应特性的试验研究和仿真分析,对高频过电压在CVT中的传递特性作了一定的探讨和分析,并对响应试验和仿真过程遇到的问题作出了归纳总结,为过电压在线监测等工作提供了参考.     

海上风电场真空断路器投入并联电抗器的过电压及防护

目前,海上风电场暂态过电压研究引起了广泛的关注。为改善现有海上风电场设备模型在高频条件下的局限性,搭建了真空断路器自定义高频合闸模型。考虑并联电抗器杂散电容的影响,建立了典型海上风电场35kV系统模型,用于分析投入并联电抗器过程中在汇流母线及风机端变压器上产生的操作过电压。大量仿真结果与试验显示,海上风电场投入并联电抗器将出现峰值、陡度均高于陆上风电场的操作过电压。针对这种过电压分析了多种保护方案,发现并联安装避雷器和阻容吸收器抑制过电压的综合效果较佳,为海上风电场的设计、关键设备的绝缘保护和日常运维等提供了参考。     

用ATP-EMTP研究1000kV CVT的暂态特性

为研究1000kV电容式电压互感器(CVT)的暂态特性,在分析其非线性元件的饱和特性后,利用电磁暂态计算程序ATP-EMTP建立了1000kV CVT计算模型。对不同阻尼电阻值下的铁磁谐振进行仿真,得出了理想的阻尼电阻值,计算结果与实际采用阻尼电阻值相吻合;在不同合闸相角下分别对CVT铁磁谐振以及瞬变响应进行仿真计算,铁磁谐振过电压波形的仿真结果与试验结果基本一致,得出最严重情况下的谐振过电压倍数和二次瞬变响应电压值。研究结果不仅可以实现1000kV CVT设计阶段的暂态性能参数控制,同时解决了试验无法模拟现场实际条件的矛盾,为晋东南-南阳-荆门1000kV特高压交流试验示范工程中CVT暂态特性提供考核手段之一。