基于千安级冲击电流的GIS电接触特性状态评估研究

为了准确测量并评估GIS导电连接件的电接触状态,针对基于超级电容器产生的千安级冲击电流测量导电连接件回路电阻的测试方法,提出依据回路电阻随测试电流增长的变化率大小来判断GIS触头电接触状态是否良好的评估判据。利用该方法对多种典型标准的GIS导电杆进行多触头串联验证试验以及GIS变电站现场验证试验。试验结果表明,基于千安级冲击电流的GIS电接触状态的评估方法具有可行性和有效性,比传统直流压降法更能反应导电连接件触头的电接触特性。     

继电器触头接触可靠性预测方法的研究

提出一种新的接触电阻测量方法———脉冲电流（矩形脉冲宽度３００μｓ）法来测量接触电阻。该方法对洁净触头的接触电阻测量值与常规法所测值一致,而对有腊或有污染颗粒的触头接触电阻测量又有不同影响。采用该方法可以区分触头表面污染状态,并根据接触电阻的变化规律及其变化值的大小评价触头接触可靠性。     

基于温度检测的气体绝缘开关接触状态场路结合分析法

以气体绝缘开关（GIS）为研究对象,通过分析动静触头的接触电阻及温度、风速和辐射等环境因素对GIS温度分布的影响规律,提出基于温度检测的GIS接触电阻的场路结合计算方法,用于定量预测GIS触头的接触状态。首先建立GIS的电磁-热-流多物理场耦合模型,并提出考虑热传导、热对流和热辐射3种散热方式的等效热路模型,进而利用多物理场数值仿真结果作为训练样本,给出导杆与壳体之间的SF6气体对流散热等效热阻、壳体内外表面之间的等效热阻以及壳体外表面与空气之间的等效热阻的计算方法。利用该场路结合预测模型,通过检测并输入壳体上下代表测点的温差值可计算得到GIS的接触电阻,从而评估GIS接触状态。最后通过GIS接触电阻计算结果与试验结果对比,验证了提出的场路结合分析法评估GIS接触状态的可行性和优越性。     

GIS回路电阻特性研究

GIS回路中导电接触状态关系到GIS的安全运行。文中通过对GIS回路电阻特性的研究,指出了通过直流法测量回路电阻来评估GIS回路接触状态的不足,发现直流法在测量回路电阻时存在一定随机性,且直流法通流时间短、电流幅值小、没有交流电动力的影响,与实际运行时的设备状况相差较大,不能准确反映GIS回路接触的真实情况,也不能用于对GIS回路电接触劣化程度进行准确评估。为了探究实际运行中导体发热和电动力产生的振动等因素对电接触的影响,文中在GIS设备中通过交流电流进行温升试验,并利用交流法计算了温升过程中回路电阻。通过数据对比发现:交流法得到的回路电阻可以有效区分不同接触状态;回路电阻大小与导体温度和通过电流大小有密切关系。电流越大回路电阻测量初始值越小。研究表明,运行中GIS回路电接触状态与导体温度、电流大小、电流类型以及通流时间等都有关系。     

铆钉电触头接触温升与接触电阻特性研究

铆钉触头材料的接触温升与接触电阻直接关系到电气连接的可靠性.通过设计触头材料电接触试验系统,实现了球-平面电接触对接触温升与接触电阻的测量方法,从而研究了接触压力和电流对于稳定温升和热时间常数的影响.为获得接触斑点的发热状态,应用COMSOL Muhiphysics有限元软件建立了包含触头对、触头夹具及热电偶的多物理场耦合仿真分析模型,根据试验环境确定了仿真边界条件,进而分析了膜电阻、接触压力和电流对于斑点稳定温升的影响.     

运行中断路器的接触电阻

文章分析了断路器在不同状态下接触电阻变化的原因,提出对接触电阻应进行周期性测试。还分析了运行中断路器回路接触电阻对工作电流的影响,并提出了断路器触头接触电阻与电流的关系曲线。     

测试电流对SF_6断路器动态电阻测量的影响研究

动态电阻测试可在不拆解SF6断路器灭弧室情况下获得其触头状态。为研究不同烧蚀程度SF6断路器动态电阻测试受测试电流的影响,文中对126 kV SF6断路器进行模拟烧蚀试验,在13种不同烧蚀程度下选用3种试验电流进行动态电阻测试。试验结果表明,任何烧蚀程度下,测试电流越大则弧触头测量电阻越小,弧触头行程与测试电流无明显联系,测试结果分散性随测试电流增大而减小,在触头烧蚀非常严重时,无论测试电流大小如何,测试结果分散性均很大。综合考虑测试电流对接触电阻的影响,为获得更真实的弧触头电阻并减小测试结果分散性,应尽量选择较大的动态电阻测试电流,在触头烧蚀十分严重时,必须进行大量测试,根据测试结果分布情况判断弧触头状态。     

GIS设备非电接触松动缺陷的振动试验研究与特性分析

气体绝缘组合电器GIS包含设备众多，机械结构复杂，工作时处于高电压、大电流的状态，容易产生机械故障，通过振动检测可对GIS设备机械状态进行判断。为进一步研究GIS设备机械缺陷检测方法，探究设备内非电接触松动缺陷的振动特性，文中在一台550 kV GIS设备上开展振动试验，在试验回路中设置内部屏蔽罩松动和外部地脚螺栓松动两种机械缺陷，通过测量不同状态、不同电流下GIS外壳的振动信号，从时域、频域方面总结振动信号特征和变化规律，并提出基本特征量的提取方法。结果表明GIS设备内部非电接触机械缺陷所产生的异常振动不会引起信号中100 Hz基频分量变化，内部屏蔽罩松动缺陷会导致200 Hz和300 Hz分量的幅值升高；地脚螺栓松动缺陷会导致1 700 Hz以上频率幅值均值升高，随着电流的增加，幅值增大越明显。研究结果补充了GIS设备非电接触机械缺陷检测研究，为设备振动检测试验提供了新的思路与参考。     

GIS隔离开关接触状态振动–温度联合检测方法

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关接触状态对于设备的安全运行具有极大的影响，因此围绕GIS隔离开关接触状态与振动信号、温度变化的对应关系展开研究，搭建了252 kV三相分体式GIS试验平台。通过控制动静触头接触距离模拟了3种机械状态，测量了隔离开关在不同接触状态下的振动信号和温度信号，获得了振动和温度信号的关联关系，基于振动和温度信号的特征量联合分析，提出了隔离开关接触状态的综合检测方法。试验结果表明：正常运行时，GIS外壳振动幅值较小，频率主要分布在100 Hz，温升在1℃左右；随着接触状态劣化，振动幅值明显增加，频谱中出现200 Hz、300 Hz等异常振动信号，外壳温度持续升高。研究结果表明：以振动信号的振幅、频率幅值占比和温度变化为特征量，综合分析不同接触状态下振动信号的相似度和相对温差，得到特征量间的相对系数，能够在不同电流下较好地识别GIS隔离开关接触状态，对现场检测具有实际意义。     

GW6B-252型隔离开关触头温升与接触状态关系研究

高压隔离开关异常发热是电力系统中长期存在的安全隐患。温升是评估隔离开关运行状态的一个重要指标,接触电阻值是表征导电回路联接是否良好的关键参数。隔离开关设备的温升主要受接触电阻控制,接触电阻值变化时,将引起隔离开关整体温度分布改变。文中针对隔离开关不同缺陷对隔离开关触头接触电阻和触头最大温升的影响进行相关试验,最终得到GW6B-252型隔离开关触头压力应该在400 N以上,且触头污秽对隔离开关温升影响最大的结论。     

GIS隔离开关温度分布特性的试验研究

气体绝缘组合电器(GIS)为全封闭紧密结构,其内部的隔离开关易于产生机械接触缺陷,在运行电流作用下,一旦隔离开关出现接触不良,将引起温度异常升高,通过温度检测可对GIS隔离开关机械连接状态进行判断。为了获取隔离开关内部动触头温度与设备外壳温度之间的关系,本文基于550 kV GIS开展温升试验,在GIS隔离开关周围布置温度传感器测量温度分布,同时在GIS外壳上进行外部温度的测量,试验研究了不同电流、不同接触电阻下的GIS内部及外部温升规律,结果表明GIS外壳与隔离开关触头的温升存在线性关系,正常情况下顶部外壳温升每上升1 K,对应触头温升提高1.924 K,而故障情况下,对应的触头温升提高2.85 K,并且顶部外壳温度变化范围大,对设备内部温度变化敏感,具有较好的温度辨识性,能更灵敏准确地反映内部触头的温升情况。试验结果分析阐明了GIS内部热源、热量传导路径及温度分布特点,为通过GIS外部温度检测进行内部温度的反演提供了试验基础。     

GIS触头接触状况检测现状分析

笔者对GIS常用的表带触头、弹簧触头、梅花触头进行了对比分析,并介绍了目前用于触头接触状况检测的回路电阻测试、振动法测试、局部放电测试、红外测温、SF6气体检测、光纤测温6种技术,同时结合典型案例分析了目前规程规定的检测方法即回路电阻测试所存在的问题,并据此提出大电流下进行回路电阻测试的建议。     

插接式的气体绝缘母线接触退化实验研究

插接式的气体绝缘母线(gas insulated bus,GIB)触头是大电流、非空气介质下的电接触理论在工程上的典型应用,触头通过导电杆与触指间的滑动接触来克服因导体热胀冷缩产生的热应力。设备长期运行过程中因导电杆滑动而产生的摩擦磨损直接影响触头的电接触性能。为揭示大电流、非空气介质下GIB触头的接触退化机理,文中首先对GIB触头接触模型进行简化,接着搭建了简化接触模型试样的载流摩擦试验平台,基于该平台开展了不同气体介质、接触压力和电流载荷下GIB触头试样的摩擦试验,通过高精度万用表获取了摩擦过程中试样接触电阻,并利用光学轮廓仪和SEM/EDS测量了试验后样品的摩擦磨损程度及表面能谱。试验和测量结果表明,非空气介质下,在一定限度内,随着接触压力和电流载荷的增大触头的接触电阻呈现下降趋势;同一运行条件,相比于空气介质下的电接触,非空气接触下试样表面的摩擦磨损程度较低。文中的研究结果可为其他大电流、非空气介质下的电接触设备退化预测提供参考。     

应力松弛对导线压接金具接触电阻的影响

应力松弛被认为是引起输电线路压接金具接触电阻增加的主要因素之一,研究应力松弛对压接金具接触电阻的影响对于评估金具压接质量和健康状态极其重要。通过开展压接金具循环电流试验,对比了循环电流引起的应力松弛对不良压接金具和良好压接金具的接触电阻的影响,研究了接头温升与接触电阻在评价压接质量方面的差异,探讨了接触电阻在线测量在工程应用中的价值。     

记忆合金弹簧在断路器梅花触头中的应用试验研究

断路器处于长期运行状态,梅花触头会出现松动,导致接触电阻增大,引起触头发热,带来严重的安全隐患。记忆合金是一种随温度变化能自动产生形变的新材料,笔者将记忆合金制成的弹簧运用于梅花触头以达到降低接触电阻,减少触头发热的目的。通过对普通弹簧和记忆合金弹簧进行温度与弹簧拉力对比试验,及对应用的2种弹簧梅花触头进行了大电流温升对比试验。试验结果表明:记忆合金弹簧能够有效降低触头接触电阻和减少发热,具有广泛应用前景。     

高压断路器接触电阻的耦合面积法分析

高压断路器触头部位因电接触现象而产生的热量是热分析中的关键问题。然而,作为一种传统并常用的接触电阻模型,导电桥结构在模拟电接触时参数的准确获取存在一定困难,且不易使用在高压断路器复杂的多触指结构中,因此笔者提出了一种新的接触电阻建模处理方法。新方法不再建立类似于导电桥的宏观几何结构,而是将两侧接触面上的部分面积耦合在一起,使得电流仅可以从耦合面内流过,通过控制耦合面积值即可实现电流收缩效果,模拟出适当的接触电阻值。在此基础上,笔者通过仿真结果与实际值的对比及进一步研究,证明了接触面积耦合法的有效性,对今后高压断路器触头模型的处理具有一定的参考意义。     

基于QPSO-SVR算法的SF6断路器触头烧蚀状态评估

高压SF₆断路器弧触头的接触电阻和质量损失预测在断路器状态评估中起着重要作用。该文提出了一种基于量子粒子群优化和支持向量回归(quantum particle swarms optimization and support vector regression,QPSO-SVR)的方法，能够有效预测断路器弧触头在不同电弧电流条件下的接触电阻增量和质量损失，并结合实验数据获得了SVR算法的最佳训练参数。将该文方法与其他预测方法进行比较，QPSO-SVR方法对不同电弧电流条件下的实验数据表现出良好的预测能力。其中，对于接触电阻增量的预测相对误差为3.023%，而对于质量损失的预测相对误差为4.61%，均表现出较好的鲁棒性。最后将QPSO-SVR预测得到的质量损失和接触电阻增量以及监测到的累积电弧能量进行模糊逻辑推理，构建了基于QPSO-SVR算法的触头烧蚀状态评估系统，将触头烧蚀状态分为O级烧蚀、Ⅰ级烧蚀、Ⅱ级烧蚀、Ⅲ级烧蚀4等级，可为高压SF₆断路器检修提供参考。     

电网中高压隔离开关触头接触温升实验测试分析

探讨了GW16-220隔离开关在不同的触头接触状态下产生的最大温升,同时分析了触头温升和隔离开关参数之间的关系。研究结果表明,在450～600 N的夹紧力范围内,GW16-220隔离开关处于一个状态良好的夹紧力区间中,在这一区间中接触电阻与温升都没有发生显著的改变。当负载电流升高后,触头温度升高。触头表面的污秽程度对于隔离开关的稳态温升具有明显影响,触头温升受到接触压力的影响程度将会不断增加。随热点温度的升高,得到的最高温度和最低温度差值也会增加。静触头上下两侧具有相近的温升规律,并且下方略微低于上方温升。     

基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法

现有气体绝缘开关（GIS）的隔离开关接触状态评估方法依据状态特征量单一,评估结果可靠性低,易出现误判漏判等情况。基于此,提出一种基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法。搭建220 kV GIS隔离开关多状态量综合检测实验平台,实验研究了GIS隔离开关外壳温度信号、外壳振动信号及局部放电信号与隔离开关接触状态之间的关系。在此基础上,将GIS隔离开关外壳温升、外壳振动信号振幅及局部放电特高频信号放电幅值作为隔离开关状态特征量,建立基于支持向量机的隔离开关接触状态评估模型。对该状态评估模型进行测试,结果表明基于多特征融合的GIS隔离开关接触状态评估方法准确率最高,可达到92.92%。     

混合式组合电器触头烧损原因及处理

针对220kV混合式组合电器(HGIS)导电回路电阻通过了出厂试验、现场交接多次试验合格后投运,短时间内发生了HGIS一相母线触头烧损断路故障,解体检查发现已严重烧损、但未断路的其他相触头回路电阻未超过产品技术条件规定值的异常现象,分析判定故障形成的原因和检测技术存在的问题,指出回路电阻测量值应进行相间比较;应以单组触头接触不良出现的回路电阻数值增量变化作为判断接触状态的依据;制造商产品回路电阻技术条件数值的1.2倍作为接触不良判据的规定不合适。