拆、搭电缆引线时电弧建模仿真研究及消弧策略优化

对带电拆、搭电缆线路时系统的暂态特性进行了仿真分析,获取电缆电容电流对电弧强度的影响,并将电缆电容电流大小作为消弧策略的选择依据,进行建模仿真研究。根据建立的数学模型对电缆电容和电弧强度的影响因素进行分析对比,并依据仿真结果对电弧强度的影响因子进行修正。同时结合上海地区配网现状计算带电拆、搭电缆线路的安全长度,对现有消弧策略进行优化。     

带电断接10 kV空载电缆电弧模型研究与仿真

利用ATP-EMPT建立了精确的电弧模型,通过仿真试验全面深入地分析了带电断接10 kV空载电缆线路时的电缆电容电流变化规律及其对电弧强度的影响,并可以得出结论,电容电流越大电弧强度越大。本文的研究成果可为断接10 kV空载电缆带电作业及其消弧策略的选择提供指导,具有重要的理论意义和实际应用价值。     

高速铁路电分相电弧运动发展规律研究

高速铁路普遍采用锚段关节式电分相结构,动车组带电闯分相时产生的长电弧在弓网物理场中的运动具有随机性。该文在接触网电流分布的基础上,采用链式电弧模型,计及电弧受到的磁场力、热浮力、空气阻力及行车气流作用,得到电弧链的运动轨迹变化,进而发现起弧初相角、起弧位置对电弧运动发展的影响规律。仿真结果表明,磁力对电弧的运动起主导作用,电弧运动受起弧位置影响尤为显著,但受起弧初相角影响不大;当起弧位置居于吊弦正下方时,电弧整体倾向于沿行车方向进行往复运动,当起弧位置位于吊弦前、吊弦后时,电弧呈现明显的下倾、上飘规律。该文研究揭示了电分相电弧会导致异相短路、对车顶短路、烧损承力索3种不同后果的原因。     

带电拆、搭10kV出线空载电缆尾线

随着上海城乡一体化进程加快,架空线入地速度递增。由于原来的油纸电缆终端头装置事故较为频繁，以及变电站改造、检修需求，带电拆、搭10kV出线空载电缆尾线的不停电作业具有重要意义。为了消除带电接线器搭接时。因电缆空载电容电流产生电弧对安全作业可能产生的影响．自行开发了消弧工具。叙述了消弧器的特点、技术指标以及带电拆、搭出线空载电缆尾线中，需遵循的操作步骤与技术要点。这项带电作业的开发，减少了大量对用户的停电，具有较高的实用价值。     

特高压输电线路潜供电流的暂态特性研究

潜供电弧属于自由空气中的长间隙交流电弧,其燃弧时间与电流暂态特性密切相关。该文将潜供电流分解为稳态分量和自由分量,分别建立了对应的电路模型。采用EMTP计算了潜供电流的暂态过程。潜供电流的发展可分为3个阶段:前期,电流快速振荡,迅速衰减;中期,电流有比重较大的直流分量,衰减缓慢,易造成电流不过零,对熄弧产生影响;后期,电流自由分量衰减完毕,以稳态分量为主。自由分量是潜供电流暂态过程的决定性分量。分析了电弧电阻、并联补偿度、中性点小电抗及故障位置等参数对潜供电流暂态过程的影响;基于等效阻抗网络和拉普拉斯变换方法,推导了自由分量的振荡频率和衰减系数与系统参数的关系。区别于潜供电流的稳态分量,仿真与理论分析均表明潜供电弧电阻对自由分量起关键作用,电弧电阻值越大,自由分量衰减越快,越有利于熄弧。     

短路电流直流分量对断路器电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流的影响研究

随着电网容量的不断增大,电力系统短路电流直流分量的时间常数有很大可能大于其标准时间常数45 ms。目前非对称短路电流直流分量对断路器燃弧阶段关键参数的影响规律尚无研究。因此,文中研究目标是获得短路电流直流分量对断路器燃弧阶段关键参数的影响规律。基于高压断路器内部结构建立电弧物理焓流仿真模型,分别研究气体断路器开断对称电流和非对称电流时,燃弧阶段的关键电弧参数如电弧长度、压气室压力、喷口处气体质量流等参数的变化规律。研究结果显示:相同燃弧时间条件下,相比于对称短路电流,非对称短路电流开断时,电弧长度变化不大,而燃弧过程中压气室压力、气体质量流略有增加。而在相同分闸时刻条件下,相比于对称短路电流,非对称短路电流开断时的燃弧时间有可能更长,导致电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流数倍增长。然而,无论是在相同燃弧时间条件下,还是在相同分闸时刻条件下,上述关键电弧参数的变化使气体断路器的KEMA黑盒电弧模型计算得到的断路器开断能力的变化明显小于短路电流直流分量的增长所要求断路器需达到的开断能力量级。研究结果解释了断路器开断高直流分量的短路电流时,开断易于失败的原因,并可为提升高压断路器非对称短路电流开断能力提供理论依据。     

带电拆搭10千伏出线空载电缆尾线

本文叙述了 1 0千伏配网带电作业中 ,采用自行开发的消弧工具 ,在带电拆、搭出线空载电缆尾线中 ,解决电缆铸铁终端头、交联电缆终端头相间距小 ,对切断和接通空载电缆过程中产生的电容电流进行消弧的操作要点和实施效果     

配网电缆线路带电作业暂态特性及作业方式选择的研究

针对国内对配网电缆线路带电作业暂态特性认识不足及作业方式选择无标准可靠做法,根据各种电缆线路参数,分别采用空气间隙和消弧开关消弧方式,进行了详细模拟及现场试验。结果表明:2种消弧方式下的暂态过电压在2.5倍以内,满足规程要求,但空气间隙直接消弧方式在线路电容电流较大时,开断时暂态电流大,燃弧时间长,容易拉弧;当线路稳态电容电流达0.5A时,空气间隙直接消弧方式下的暂态电流峰值达十几安,燃弧时间也突然变长,可作为作业方式选择的界定点,但考虑人工操作,需预留较大的安全裕度。     

考虑潜供电弧初始位置随机性的电弧仿真模型

短路电弧向潜供电弧转换过程中,因短路电弧直径远大于潜供电弧,潜供电弧出现的具体位置不能确定,潜供电弧初始位置具有随机性。针对这一问题首次建立了仿真模型,认为潜供电弧出现的位置与空间电导率有关,电导率越大,越容易击穿形成潜供电弧。基于此种认识,计算了空气电导率与温度之间的关系,进一步求得了不同短路电流下电导率沿电弧径向分布规律。在此基础上,仿真计算了不同短路电流下潜供电弧初始弧长的随机性,进而将潜供电弧初始位置随机性模型应用到链式电弧模型中,对潜供电弧进行仿真计算,获得了具有分散性的潜供电弧燃弧时间,并将仿真结果与实验结果相比较。结果表明:电导率随温度变化呈先增加后平坦最终降低的规律;电流为1 k A时电导率沿电弧径向单调递减,而电流为25 k A时电导率沿电弧径向呈现先增加后减小的趋势;随着短路电流的增大,潜供电弧初始弧长平均值与弧长的分散性也随之增大;燃弧时间计算结果与实验结果整体趋势一致,相对误差较小,计算模型可靠。     

用中性点外加电容法监测系统残流及消弧线圈补偿状况

一、问题的提出随着配电网络的延伸,特别是电缆长度的增加,中性点非直接接地系统的电容电流亦相应增大。部颁规程规定:35kV和10kV系统的电容电流分别大于10A和30A时应装设消弧线圈,以降低过电压及短路跳闸的概率。规程还规定,消弧线圈一般宜采用过补偿,脱谐度宜在10%以内,残流不大于10A。     

基于半经验模型的熔断器燃弧过程计算与分析

为研究其燃弧特性,建立了电弧燃烧半经验数学模型。首先通过ANSYS有限元软件对熔断器弧前时间进行计算;并对电弧燃烧的物理过程分析和简化,建立了熔体烧蚀、石英砂烧蚀、电弧与石英砂换热、电弧电压以及外电路模型;然后通过Matlab求解计算,将计算得到的电流和电压曲线与实验得到的曲线进行拟合,确定电弧相关物性参数,引入燃弧过程中电导率随温度变化的曲线;最后以该模型为依据,某型额定1 200 V/1 250 A熔断器为研究对象,分析了电弧燃弧过程以及熔体的结构尺寸对弧压峰值和过零时间的影响规律。仿真和实验结果表明:随着宽带宽度和节距长度的增加,熔体的弧压峰值增加,过零时间减短;熔体总长保持在固定值时,改变断口数和节距长度对燃弧特性影响甚微。熔体的弧压峰值应控制在额定电压的3倍以内,过零时间取安全保护裕度内。     

基于动态重燃弧模型的VFTO与VFTC仿真及特性分析

为了准确分析高压开关设备操作过程中的高频、高幅值电磁干扰问题,提出了一种基于动态重燃弧模型的建模方法。利用ATP-EMTP软件建模比较了不同电弧模型下的仿真效果,探讨了燃弧电阻、线路长度、击穿延时、断口电容及燃弧电感等5种因素对仿真结果的影响规律。同时,搭建了隔离开关分合容性小电流实验线路。通过对比仿真和实测数据发现：与传统模型相比,动态重燃弧模型下暂态电压和暂态电流峰值的仿真和实测之间误差分别降低了0.64%和13.94%,且波形特征参数均在实测数据的变化范围内。表明该模型能够更准确地反映开关分合时的暂态过程,对提高开关动作过程中暂态电压和暂态电流的仿真计算精度具有重要意义。     

绝缘子有憎水性时的交流污闪模型分析

为了分析外绝缘表面硅橡胶有憎水性时的交流污闪电压,根据憎水性情况下污闪的机理建立了交流污闪模型。分析了水带的截面积、水电导率、电弧数量、泄漏距离、空气中弧长、电弧参数A、n、电弧恢复条件等因素对具有憎水性绝缘子交流污闪电压的影响。结果表明,随着水带截面积和水电导率的增加闪络电压成指数规律下降,随电弧数量、泄漏距离的增加闪络电压线性增大,闪络电压与泄漏距离比值不随泄漏距离的变化而变化,随空气中弧长比例的增加闪络电压略有减少,随电弧参数A、n的增加闪络电压增大,电弧恢复条件对闪络电压有明显影响。所得结果对憎水性时污闪模型的研究具有一定的参考意义。     

考虑飘弧特性下不均匀染污绝缘子交流闪络模型分析

在电弧发展至临界弧长的临界时刻,绝缘子同时存在沿面电弧与飘弧,会对绝缘子的交流污闪电压(U_(50%))产生影响。本研究根据绝缘子平面展开模型,考虑空气电弧特性、飘弧长度及染污不均匀性(上、下表面盐密比,T/B)对绝缘子交流污闪电压的影响,推导修正了交流污闪模型,编程计算了交流大吨位CA-590、CA-597型普通绝缘子,XWP-420型双伞绝缘子的污闪电压;通过试验对比验证了模型的准确性与合理性;通过分析不同等值盐密(ESDD)下T/B与临界泄漏电流(I_c)的关系,揭示了T/B影响U_(50%)的原因。结果表明:ESDD与T/B对污闪电压的影响相互独立,按经验公式拟合得出CA-590、CA-597型普通绝缘子污闪电压的不均匀修正系数(N)为0.124;U_(50%)随飘弧长度的增加近似呈线性下降,ESDD越大,飘弧对U_(50%)的影响越小,其变化规律与绝缘子表面积污特征影响I_c的显著性有关。     

输电线路潜供电弧自熄特性仿真

潜供电弧自熄特性影响输电线路的单相重合闸时间,对提高系统的输送容量和可靠性至关重要。基于经典的Mayr电弧模型,采用非线性时变电阻描述弧道特性,建立了弧阻方程,分析潜供电弧的运动特性,获得电弧实时长度以迭代计算弧道电阻,根据能量守恒原则提出了判断电弧是否自熄的弧阻判据。给出了输电线路潜供电弧的计算电路,进而阐明了计算电弧自熄特性的仿真流程。利用长间隙小电流电弧试验数据,对潜供电弧仿真模型的待求变量进行参数估计,编制了实用仿真程序,计算了电流、电压、弧阻和燃弧时间等电弧特性,与试验结果进行了对比分析。结果表明,潜供电弧电位梯度为1 500～2 000V/m,计算结果与电弧试验波形接近,燃弧时间的计算误差在工程允许误差范围内,提出的潜供电弧仿真模型及计算方法合理可行。     

带电断接引时导线电容和电容电流的探讨

架空输电线路的每一根导线对其他两相导线、杆塔和大地、避雷线等都存在着电容。因此,带电接通新线路或者断开运行着的一段线路,均存在着充放电的电容电流问题,会产生弧光。特别是带电断引时,如果弧光较大还会造成弧光短路。所以《电业安全工作规程》第158条规定,在断开或接通空载线路时,消弧工具必须与线路电容电流相适应。如何正确地选用消弧工具就取决于对带电断接引时电容电流的计算。过去是采用空载线路正常运行时电容电     

配电网单相接地电弧建模及仿真分析研究

为选择有效的配电网接地消弧措施及选线方法,有必要进行电弧建模及仿真研究。给出Cassie、Mayr、Schwarz、控制论等四种电弧模型的数学方程,其中Mayr、Schwarz、控制论等三种电弧模型适合描述接地电流较小的电弧的故障特征。建立Schwarz和控制论电弧仿真模型,并利用电弧特性测试电路对这两种模型做仿真对比分析。控制论模型因能直接设置弧长,直观地反映配电线路故障拉弧情况,更适用于谐振接地系统单相弧光接地故障仿真研究。采用ATP-EMTP软件建立谐振接地系统模型和控制论电弧模型,分析了不同电弧长度对电弧阻抗、接地电弧稳态和暂态特性的影响。仿真结果表明,利用控制论电弧模型可较直观且准确地仿真谐振接地系统弧光接地故障。     

低压故障电弧图像特征提取及试验

为了研究负载功率、负载类型对电弧面积变化的影响,基于CCD高速摄像机,构建了高速图像采集系统.通过电弧图像的连续采集获取一个完整的燃弧过程图像.利用数字图像处理技术对图像进行去噪、图像增强、边缘检测、图像分割等处理,得到电弧图像面积.试验结果表明,在相同试验条件下,负载功率越大,电弧燃弧面积越大,燃弧时间越长,电弧危害程度越大;不同负载电弧燃弧面积和燃弧时间不同,为定量判定电弧危险程度提供依据.     

10kV接地变,消弧线圈及自动补偿装置的选择

城网10kV电缆线路的接地电容电流是等长架空线路的35倍,且接地电容电流与电压相位差为90°,故障点电流过0电弧熄灭瞬间电压最高,电弧易重燃。电弧重燃产生的过电压,危及电网安全。安装接地变、消弧线圈和自动补偿装置后,以调整消弧线圈电感量,补偿电容电流,使残流最小,消除弧光过电压。根据计算的线路电容电流和消弧线圈容量,来选择接地变、消弧线圈和自动补偿装置的参数和型号。     

燃弧间隔对10 kV电缆线路的影响

弧光接地过电压严重危害10 kV输电线路,理论上弧光接地过电压幅值是额定值的3～3.5倍,实际中由于燃弧时间间隔和燃弧时间等因素过电压的幅值低于理论值,为了更好地分析电弧重燃与熄灭的过程,建立与实际情况更为吻合的电弧模型,对燃弧时间间隔对过电压和故障点电流的影响进行分析。通过建立准确的电弧模型分析电弧重燃的时机与过电压水平的关系,分析电弧的燃弧特性为预防弧光接地过电压提供理论依据。研究建立了Mary电弧模型,通过分析两次电弧燃弧时间间隔对弧光接地过电压和故障点电流的影响,发现两次燃弧时间间隔越长电弧产生的整体过电压水平越低,电弧重燃后的电流也会随着间隔的增加幅值不断降低。