12kV真空断路器投切并联电抗器合闸预击穿过电压的研究

12 kV真空断路器投切并联电抗器时可能会产生合闸预击穿现象,形成危险的过电压。为探明合闸预击穿产生过电压的情况和改进现有合闸仿真模型。笔者在运行电网上对一种型号的12 kV真空断路器合闸并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,并对合闸预击穿暂态过程和现象进行了分析。结果显示:该型号真空断路器的合闸预击穿率高达50%,且合闸预击穿相对地过电压均可超过4.0 p.u.。统计得到其合闸操作不同期特性、预击穿暂态过程中断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,并在ATP-EMTP中搭建真空断路器合闸预击穿MODEL控制模型。考虑电缆三相间的寄生参数,对该型号真空断路器合闸并联电抗器进行三相仿真计算,与试验结果对比分析显示,仿真结果与试验结果基本一致。     

断路器合闸输电线路单相接地短路故障线路两侧短路电流计算与分析

输电线路发生单相接地故障,当短路故障不能及时消除时,线路两侧的断路器在重合闸操作过程中可能存在合闸短路故障的工况。运行经验表明,线路两侧断路器在合闸短路故障时,流过断路器的短路电流存在延迟过零的现象,从而导致断路器开断失败。文中通过建立单相等值电路模型,理论分析了在不同的合闸短路工况下故障线路两侧断路器流过的短路电流表达式,结论表明,由于后合闸断路器对电路拓扑的改变,使得先合闸断路器中流过的短路电流可能会出现延迟过零。又进一步分析与讨论了合闸初始相角α、间隔时间Δt、幅值比K对短路电流的影响规律。最后,通过在PSCAD/EMTDC软件中搭建仿真模型,以实际电网中电厂送出联络线上故障线路两侧断路器合闸短路故障为例,计算与讨论了故障线路两侧断路器流过的短路电流波形及其延迟过零现象。     

高压断路器操动机构用合闸电磁铁动作特性仿真研究

高压断路器操动机构中的电磁铁部分负责将电信号转化成机械信号,分合闸电磁铁能否正常运行影响着断路器的可靠性,为保证电磁铁的运行可靠性,需要对电磁铁的动作特性进行研究。文中以某高压断路器合闸电磁铁为例,介绍了合闸电磁铁的主要结构和工作原理,利用有限元分析软件Maxwell建立了合闸电磁铁的三维瞬态模型,并仿真分析了合闸电磁铁动作过程中各部分磁场分布、动铁心运动情况以及线圈电流变化情况;同时,通过实验测量高压断路器合闸电磁铁运动过程中合闸线圈中的线圈电流,将实验测得的线圈电流与仿真结果进行了比较。实验结果验证了仿真结果的正确性。     

SF6断路器预击穿引起并联电抗器合闸过电压的原因及防护措施

为了确保变电站扩建或投运并联电抗器系统的安全性,采用理论分析、现场试验及仿真计算相结合的方法,对并联电抗器合闸产生过电压进行了研究。从SF6断路器瞬态预击穿机理以及波的折反射2个方面理论分析了并联电抗器合闸产生过电压的原因;在ATP-EMTP中建立SF6断路器预击穿模型,并对现场试验进行仿真计算。通过试验和仿真研究发现并联电抗器合闸产生预击穿时,在电抗器首端将出现标幺值为4.0左右的过电压。因此,建议电站投运并联电抗器时采取阻容吸收器进行限压。仿真结果显示,采取阻容吸收装置可以将并联电抗器的最大合闸过电压标幺值限制到1.68,且还可以抑制系统中的谐波。研究发现了变电站并联电抗器合闸预计穿现象,可为投入并联电抗器组时现场防护措施提供参考。     

高压断路器假分闸故障现象及判断方法分析

总结了断路器假分闸故障的几种现象及判断方法,对3个变电站断路器在操作过程中发现的假分闸故障实例进行分析,验证判断方法的正确性,并提出变电站各线路侧（主变压器侧）各相安装带电显示器,倒闸操作拉、合线路侧（主变压器侧）隔离开关前检查带电显示器,旁路断路器代其他断路器的倒闸操作时检查断路器分、合闸各相电流等建议,为及早发现假分闸故障、有效避免电网事故发生提供参考。     

利用合闸复位时间差提高高压断路器弹簧操动机构合闸锁扣可靠性

合闸锁扣机构是高压断路器弹簧操动机构保持合闸状态的重要组成部分。当今广泛用于126 kV断路器上的CT20弹簧操动机构在操作更大负载的断路器时可能偶尔出现合闸保持不住的现象。为了解决这个由于合闸锁扣机构造成的问题,笔者提出了复位时间差的概念,即合闸保持过程中合闸锁扣机构的大掣子和小掣子达到稳定状态的时间差。通过增大复位时间差可以提高合闸锁扣机构的可靠性,并分析了对合闸复位时间差有影响的参数。通过ADAMS软件仿真得到,增大合闸保持大掣子弹簧的预压力可以有效地增大复位时间差,增大小掣子弹簧的预压力以及减小小掣子弹簧的刚度,可以有效地减小弹跳对合闸复位可靠性的影响,从而降低出现合闸保持不住现象的概率。该研究结果可以为改进CT20弹簧操动机构的合闸锁扣机构提供参考。     

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。     

苏州-上海特高压线路断路器不装合闸电阻的可行性研究

为节省工程投资、提高断路器的运行可靠性,分析了交流特高压线路断路器不装合闸电阻的可行性,提出了取消特高压线路断路器合闸电阻的判据。通过分析指出取消特高压线路断路器合闸电阻的难度比500 kV工程大,但仍是有可能的。采用EMTP程序建立仿真计算模型,模拟计算了苏州—上海特高压线路断路器取消合闸电阻后的合闸和单相重合闸过电压、波前时间及线路闪络率。依据计算结果,并基于取消合闸电阻的判据,提出苏州侧线路断路器应装设合闸电阻,而上海侧可以考虑不装合闸电阻。     

配永磁机构真空断路器动态仿真与实验

为了研究断路器分、合闸过程的动态特性,笔者针对一台配永磁操动机构的真空断路器,基于虚拟样机技术建立了断路器的动力学模型,推导出模型动作过程所满足的运动方程及电磁方程,对真空断路器的分闸、合闸动态过程进行仿真分析与实验对比。仿真和实验结果表明,模型的动态特性满足断路器的技术参数及实验数据的要求,为研究断路器的优化设计和故障诊断提供了依据。     

电力机车过分相区时暂态过程的研究

针对电力机车分相区时暂态过程对机车及牵引系统造成的不良影响,对机车过分相区时暂态过程进行了分析,并对机车过分相区时可能产生截流过电压及合闸励磁涌流的原因进行了理论研究,提出通过控制机车主断路器的合闸角的技术抑制机车过分相区产生的暂态现象。通过建立电力机车过分相区系统的等效仿真模型,对电力机车主变压器产生的合闸涌流进行了仿真分析,最后的仿真结果验证了理论分析方法的有效性。     

拉、送直流保险引起韶马线开关误跳闸的分析

针对拉、送直流保险引起220kV韶马线开关误跳闸的现象,详细分析了该现象产生的原因,并通过两个模拟试验加以验证,最后提出了相应的防范措施。     

真空断路器新型电机操动机构的多体动力学仿真

为提高断路器的可靠性,研究了一种新型的电机机构,该电机机构具有结构简单、体积小、响应快且运动过程可控等优点,研究重点为在电机机构操作下真空断路器的分/合闸机械特性。结合40.5 kV配电机机构的真空断路器,采用多体动力学仿真软件(automatic dynamic analysis ofmechanical systems,ADAMS)建立真空断路器新型电机机构的虚拟样机模型,对断路器的分/合闸过程进行仿真分析。由动态仿真得到电机转角与动触头行程的对应关系、断路器动触头的行程及速度特性曲线等,同时对断路器进行分/合闸操作实验,通过安装在转轴上的扭矩传感器及绝缘拉杆处位移传感器测得相应的运动特性,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,仿真模型的输出特性与实验结果吻合较好,表明虚拟样机模型是有效的。     

三机组对双电源快速切换的影响

使用ETAP仿真软件对含有三机组的6 kV变电站,发生进线断路器误跳故障和进线三相短路故障时的双电源快速切换过程进行分析。仿真结果表明,进线断路器误跳故障时的工作母线残压可能上升超过系统正常电压,相角差超过典型整定值20°。进线三相短路故障时的工作母线电压下降得很低以至于不满足快速切换判据,切换时间太长。因此,在快速切换判据中增加工作母线电压上限约束为1.1倍额定电压,相角差可以整定为23°~30°。在进线三相短路故障时增加残压切换判据检验,并采用同时切换方式,缩短了切换时间。     

750kV分级投切式可控高压并联电抗器的动态模拟研究

主要分析了分级投切式可控高压并联电抗器保护的特点和功能,对阀保护和断路器保护进行了说明,并对阀保护和断路器保护动态模拟试验结果进行了必要的分析和研究。根据分级投切式可控高压并联电抗器的原理和技术特点,结合试验室电力系统动态模拟仿真系统的特点,对分级投切式可控高压并联电抗器的保护系统进行了动态模拟试验研究。     

真空断路器开断并联电抗器的三相建模

针对40.5 kV真空断路器开断并联电抗器的工况,为了消除现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断感性小电流的仿真研究的现状,对一种型号的40.5 kV真空断路器进行了试验,得到其触头间介质动态绝缘强度曲线、高频电流熄灭判据和截流数据,并建立了断路器开断并联电抗器的三相仿真模型,同时考虑了三相间的耦合。应用ATP-EMTP软件进行了该型号真空断路器开断并联电抗器的三相仿真研究,并与现场试验结果进行了比对,仿真结果与试验结果大致相符。     

秦山二期500kV断路器重动继电器接线的改进

秦山二期原采用500 kV断路器辅助触点组合启动重动继电器的典型设计。当发生输电线路单相瞬时接地故障时,可能使仪控DEH发生误切换,断口闪络保护误动,从而导致发电机停机的严重后果;也会造成厂用电跳闸失电、主变压器冷却器停止运行、应急柴油机误启动等后果。改变断路器的分合闸状态定义,改进500 kV断路器三相辅助触点组合接线后,彻底克服了运行方式变化造成的保护误动情况。     

±800kV侨乡换流站500kV交流滤波器小组断路器选相合闸问题分析

±800 k V侨乡换流站500 k V交流滤波器562、583小组断路器选相合闸功能投入后,出现无法在电压过零点进行准确合闸的问题。通过分析断路器选相合闸装置的功能原理和实际配置,进行了断路器机械性能和带电分合等试验,认为选相合闸装置的电气合闸时间要短于机械合闸时间,选相合闸的定值整定应适当考虑预击穿时间,必须对断路器的机械特性、预击穿特性进行试验验证,才可以确定正确定值序列,同时保留合理裕度。在合理设置选相合闸控制定值后,最终实现交流滤波器在电压过零点准确合闸。     

混合式高压直流断路器的控制策略与实验研究

现有的高压直流断路器能够在几十ms内断开电路,但对于高压直流输电系统,远不能达到要求。基于半导体的高压直流断路器能克服动作速度上的问题,但需要大量电力电子开关器件串并联,有很高的技术难度,同时会产生大量损耗。为了克服上述缺点,采用一种混合式高压直流断路器的拓扑结构。首先介绍了断路器开通和关断的原理,接着提出一种故障预处理的控制策略,在故障发生时提前进行换流,从而缩短故障发生后线路开断的时间;最后利用PSCAD进行建模仿真,制作了单元样机进行降压实验。仿真和实验结果证明：在系统发生短路的情况下,混合式直流断路器能够快速开断短路电流,还可以在直流线路分断后为直流线路及负载中储存的能量提供释放回路。     

真空断路器弹簧操动机构的动力学仿真分析

建立了真空断路器弹簧操动机构虚拟样机模型,在凸轮机构接触副碰撞函数中采用变刚度系数对断路器的分/合闸过程进行仿真分析。仿真得到绝缘拉杆和动触头的行程及速度特性曲线,同时对断路器进行分/合闸操作试验测得相应的运动特性,并将仿真结果与试验结果进行对比分析,仿真输出与试验结果吻合较好。进一步与凸轮机构接触副碰撞函数采用常数刚度系数动力学仿真结果进行速度及加速度等瞬态特性比较分析表明,在弹簧操动机构中引入变刚度系数的虚拟样机模型具有真实性和必要性。为优化设计、疲劳分析及整体可靠性提供依据和指导。     

一起并联电容器分闸多次多相重击穿故障分析

在变电站补偿电容器损坏经常发生,特别是在使用真空断路器切除无功补偿用并联电容器时,这严重影响了并联电容器的安全运行。本文针对一起较为少见的并联电容器组分闸多次多相重击穿故障,结合故障录波数据及对故障电容器的解体检查,用ATPDraw仿真程序模拟了这一过程,分析认为电容器用真空断路器分闸时多次重击穿产生的过电压及涌流是电容器绝缘击穿故障的主要原因,降低投切电容器用真空断路器的重燃率对于减少并联电容器故障至关重要。