无极性直流微型断路器电寿命评估研究

低压断路器是低压交直流配电系统控制和保护的主要器件,电气寿命是衡量其性能的指标之一.相较于低压交流断路器,直流断路器没有电流过零灭弧特征,其灭弧及寿命评估不易.本文研究无极性直流微型断路器电寿命评估,阐述了无极性直流微型断路器结构,搭建试验平台进行电弧特性分析和电寿命试验,并建立电寿命预测模型.试验结果表明,电弧对触头...     

特高压直流电流测量装置阶跃响应特性校验系统研究

分析了特高压直流测量装置阶跃特性现场试验要求,开展阶跃响应特性现场试验技术研究,提出了基于BUCK电路的直流电流测量装置阶跃响应试验技术。研制了直流电流测量装置阶跃响应试验用快速上升长脉宽大电流源。完成了特高压直流电流测量装置阶跃响应验证试验。试验结果表明,所提出的直流电流测量阶跃特性校验系统最大输出3000 A时,阶跃方波上升时间7μs,持续时间10 ms,过冲幅值小于1%,其性能满足特高压直流电流测量装置的检测校验要求。     

污秽潮湿条件下ACF瓷柱式断路器直流泄漏电流和直流电压分布规律研究

为了模拟交流滤波器瓷柱式断路器开断容性负载后直流电压分布,在人工气候室开展污秽潮湿环境下断路器双断口直流电压分布规律及电压—电流特性研究,在不同断口污秽比值与环境湿度条件下,通过直流高压发生器使断路器双断口同时承受直流高压,测量断口泄漏电流及断口间直流电压。试验结果表明:环境相对湿度达到90%及以上时,断路器2个断口由于污秽分布不均引起瓷套表面电导率不一致,导致开断容性负载后负载侧的直流电压大部分集中在同一个断口上,且随着相对湿度提高,断口泄漏电流会出现急剧增加的拐点。此外,还提出解决直流电压分布不均匀的研究方向。     

直流融冰装置测试用等效模拟负载的温升计算与试验

直流融冰技术是电网防御冰灾的重要技术。现有的直流融冰装置性能检测主要进行短路或开路试验,无法完全模拟实际运行条件下的融冰状态。为了设计直流融冰装置全压大电流试验中所用的模拟负载,以10 MW直流融冰装置为例,根据传热学和计算流体力学(CFD)的基本理论,以水作为模拟负载的导电和散热介质,建立功率1/100的缩比负载的物理模型。采用有限元方法对缩比模型的流场分布和温升进行了数值仿真计算,并开展等效物理试验测量负载模型的温升。最后,根据单台直流融冰装置的实际功率要求,设计了全压大电流负载装置的电气结构及散热方式。结果表明:模拟负载装置以17 m3/h作为入口流速,可以满足极板温升70℃的设计要求值,验证了以水电阻作为直流融冰装置试验的等效模拟负载的可行性。     

直流电子式电压互感器测试方法研究与应用

直流电压互感器是直流输电系统中测量直流电压的主要设备,为直流输电系统的安全、稳定运行提供控制保护信号,由于缺乏相应试验设备及现场检测规程,一般都不进行现场的全电压下准确度试验。文章详细阐述了直流电压互感器的工作原理,分析了直流换流站电压测量装置的应用技术。在此基础上,本文提出一种直流电压互感器同步测试方法及系统,该测试系统能够完成直流电子式电压互感器全电压下的比值误差的测试,并在实验室完成了直流电压互感器的测试验证,为后续现场测试提供技术支撑。     

高压直流断路器技术

笔者着重从高压直流输电换流站用直流断路器的功能要求、主要性能、基本构成、开断原理及试验技术等方面进行探讨,分析了直流断路器和交流断路器在电流转换、环境耐受和开断性能等方面的区别,给出了直流断路器转换电流的计算公式,表明合理选择直流断路器绝缘件的爬电比距对于提高运行水平非常重要,且开断直流电流必须创造过零点。另外,还阐述了直流断路器与交流断路器有主要区别的性能试验,供中国高压直流断路器的研制者参考。     

高压断路器现场测试专用直流电源研制

目前高压断路器现场试验所用整流电源的负载特性难以满足试验要求。根据高压断路器操动机构的工作状况及发展趋势研制了一种高负载调整率的高压断路器现场测试专用便携式直流试验电源。现场试验表明 ,其性能和参数满足试验要求     

建筑直流供用电系统故障电弧检测技术研究综述

直流供用电系统集成光伏、储能、直流配电、柔性用电为一体,是目前建筑和电力行业的研究热点.直流电不过零点,直流电弧一旦产生将很难自行熄灭,产生火灾风险大,需要对直流故障电弧做有效识别及可靠保护.通过综述光伏、电储能、电动汽车、飞机、船舶、特/超高压等直流场景下故障电弧的研究现状,总结了典型场景下故障电弧检测方法并分析了建筑直流供用电系统的适用性.结合格力光伏未来屋直流社区真实场景,搭建故障电弧测试平台实测,提出构建单一用电电器的仿真模型及内置故障电弧检测专用算法,指出了建筑直流供用电系统电弧检测的技术研究方向,可为建筑直流供用电系统的故障电弧试验规范制定及检测技术研究提供支撑.     

光伏并网逆变器性能检测技术及智能检测平台系统研究

随着越来越多的光伏发电系统并入电网,为了保证电力设备、人员以及光伏系统本身的安全和发电系统的效率,有必要对作为光伏并网核心设备的光伏逆变器进行性能检测。为此,参考光伏逆变器测试标准CNCA-CTS004 2009A,设计了专业应对太阳能光伏并网逆变器试验检测用平台系统。该自动检测系统通过RS485和GPIB总线完成各模块间的通讯,实现全数据自动采集和智能分析。其中交流模拟电源装置能模拟公共电网的实际运行状况和实验室所需要的极限故障状态。直流模拟电源能够模拟太阳能电池的电压变化,为大功率光伏逆变器提供可编程的直流源。孤岛检测装置主要提供三种特性的负载,并能模拟谐振点发生,准确检测并网逆变器防孤岛效应保护功能。实验证明,该智能测试系统可自动实现光伏逆变器性能指标的检测与分析,精度高,可靠性强,可为其他光伏逆变检测系统提供研究依据。     

HVDC换流站电流特性分析及测量装置的选取

选配适合的直流电流测量装置,对于正确反映直流系统稳态和故障情况下各点的电流特性具有重要作用。为此针对我国直流输电工程实际情况,分析了高压直流输电工程换流站直流电流的特点,针对性地介绍了各种类型直流电流测量装置的原理、特点及在换流站中实际应用情况,综合得出了可用于换流站各种直流电流测量装置的技术性能和要求,还着重说明了零磁通式和光电式电流测量装置在直流系统中的选取方法和适用性。     

适用于直流电网保护的高压直流断路器时序配合方法

世界范围内风电、光伏大规模开发利用,其所占发电比例不断增加。柔性直流电网作为支撑高比例新能源接纳的重要手段,已成为电网发展的重要方向。高压直流断路器作为柔性直流电网隔离直流故障的关键设备也受到了越来越多的关注。提出了一种直流电网保护中高压直流断路器的新型时序配合方法,该方法可以在直流断路器拒动情况下有效减小其余直流断路器的开断直流故障电流水平,同时缩减故障隔离时间和减小直流断路器中耗能支路耗散的能量。同时,提出了一种适用于直流断路器配合,用于检测直流断路器是否存在拒动的故障判断方法。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果验证了所提出新型时序配合方法和故障判断方法的正确性和有效性。     

新型多端口直流断路器及其在直流电网保护中的应用

直流电网中,采用高压直流断路器切除故障线路能够有效清除直流故障,但现有的直流断路器投资成本高,系统正常运行时电力电子器件冗余。文中提出一种新型多端口直流断路器(multiport DC circuit breaker,MP-DCCB)拓扑,采用单个主断路器保护多条直流线路,利用通流能力大的晶闸管作为主断路器和直流线路间的控制单元,有选择性地切断故障线路。然后,设计了能够吸收限流电感能量的转移支路来降低避雷器需吸收的能量,并对MP-DCCB断路、耗能以及重合闸阶段控制方式及电气过程进行了理论解析,建立了等效数学模型,研究电压电流应力及经济特性与MP-DCCB关键参数的关系。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建四端双极直流电网进行仿真验证,MP-DCCB能够有效降低断路器投资成本,具备应用于柔性直流电网的工程价值。     

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     

直流断路器的现状及发展

本文在分析直流输电技术特点的基础上,总结了目前直流输电对于直流断路器的基本要求;介绍了用于直流领域的断路器的种类,分析了其工作原理以及性能特点;简要综述了直流断路器国内外发展现状,并分析了直流断路器存在的主要技术问题,指出混合直流断路器是直流输电领域的直流断路器研究的主要方向。     

基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器

随着直流电网技术的广泛运用,直流断路器作为关键保护设备已成为相关领域研究重点.提出一种基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器,具有通态损耗低、经济性良好、重合闸速度快等优点.首先,提出新型断路器的拓扑结构及动作策略,通过电压钳位原理切除故障,而后利用LC振荡关断支路晶闸管;其次,分别对母线和线路故障进行解析推导,进而针对其关断过程设计参数;最后,利用PSCAD/EMTDC中的三端直流电网模型验证其有效性与适用性,并分别对两种故障仿真加以分析,通过故障电流、系统电压及支路电压对比分析等验证该断路器可代替多个常规断路器,减少了主断路器需求.     

低压单相接地保护的几个问题探讨

单相接地是化工企业低压配电系统经常出现的一种事故,通过计算分析了变压器高压侧过流保护能否起到低压侧单相接地保护的作用,以及如何在低压总进线断路器及支线断路器中设置接地保护,论述了在每一用电回路中如何使用带接地保护的断路器实现快速切除单相接地电流,最后结合实际时机运用情况,给出应在低压总进线断路器和馈出干线断路器中取消单相接地保护,而在每一个负荷回路接地电流大于断路器瞬动电流时使用一般断路器的结论.     

混合式高压直流断路器暂态分断特性及其参数影响分析

混合式高压直流断路器(DC Circuit Breaker, DCCB)的本质是分断故障电流。分断暂态过程中的电气参数是决定断路器分断性能的核心所在。在分析DCCB拓扑结构的基础上,将断路器分断暂态过程划分为三个阶段。通过建立带DCCB的直流电网故障等效电路和断路器分断各暂态阶段的系统级等效电路,来分析分断过程中断路器自身的暂态特性。将断路器自身参数与直流系统参数联合起来,分别对断路器的两次换流过程进行详细分析。建立了断路器分断电流、暂态电压和开断时间的数学模型,推导断路器分断全过程中的分断电流以及最大暂态电压的计算表达式,并分析了断路器参数对分断性能的影响情况。利用PSCAD/EMTDC软件,搭建系统级混合式DCCB仿真模型,验证了所建立的断路器暂态模型的正确性及参数选取对断路器开断性能的影响。     

Novel topology of DC circuit breaker and current interruption in HVDC networks

With the emerging growth of high‐voltage direct current (HVDC) transmission in modern power systems, the HVDC grid has become a hot topic in recent academic research and real projects. In the DC grid, DC faults can have very serious consequences, and so the faulty DC parts need to be rapidly isolated from the system. Compared to the full‐bridge converters for the DC grid, DC circuit breakers are preferred to deal with this problem economically. In this paper, the self‐excited resonant DC circuit breaker is reviewed. Then, a novel scheme of hybrid DC circuit breaker is introduced, and the operation principle of the proposed circuit breaker is described in detail. Finally, a four‐terminal HVDC grid based on a modular multilevel converter (MMC) is used as the DC test system in PSCAD/EMTDC to verify the validity of the proposed DC circuit breaker. From the simulation results, it is seen that the proposed DC circuit breaker has advantages on current interruption time, voltage on DC circuit breaker, investment, etc. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

直流断路器分断试验等效评价标准及其考核方案

直流断路器作为新型电力装备,目前国际上尚无相关的试验标准,其等效分断试验方法有待深入研究。相较于交流系统故障电流存在自然过零点,直流断路器实现直流故障电流分断的关键在于通过自身不同支路间的换流过程,建立起大于直流系统电压的暂态开断电压来抑制故障电流。然而,现有分断试验对于暂态开断电压建立阶段关键部件电压相关应力考核尚属空白。首先,详细分析暂态开断电压建立阶段关键部件电气应力,在明确需要重点考核的应力基础上,提出能够覆盖整个分断过程的直流断路器分断试验等效评价标准。然后,提出分断试验等效系数k,并根据系数k对现有分断试验电路参数进行设计,在复现所提等效标准的同时,提高试验的经济性及可行性。最后,按照所提参数设计方法,针对50kV断路器单元进行分断实验验证,实测等效电容电压与仿真预期误差为0.36%,证明试验电路参数设计方法的正确性。所提直流断路器分断试验等效评价标准解决了现有分断试验应力考核不完善的问题;分断试验电路参数设计方法可为“100%”复现所提关键应力提供经济、可行方案。     

超高压智能操作断路器智能控制单元的研究

根据智能操作断路器的基本原理,研制了智能听任的核心部件－－智能控制单元。该单元具有自动识别断路器的工作状态,针对不同工作状态自动调整断路器的操动机构以实现预期的开断特性,记录工显示断路器的工作状态,与远端主机进行通信等４大功能。中阐述了智能控制的工作原理,设计制作了硬件系统,编制了相应的软件,在模拟线路上的实验表明,该控制单元能够实现预定的自要求。