轨道开关的场分布调整及触发脉冲上升陡度对通道数的影响

多通道轨道开关具有电感小、电极损耗小、通流能力强等优点,在能量传输中发挥重要作用。本文设计了一种主间隙和触发极位置可调的轨道开关,通过计算对电场进行了调整。定量地表明了不同情况下开关间隙中的电场分布,并在此基础上对开关进行了部分特性实验。在触发脉冲上升陡度达4.1kV/ns时开关即可以多通方式运行,当触发脉冲陡度达10kV/ns时,间隙中的通道数令人满意。轨道开关的电运行范围也很宽,最低运行电压可达其自击电压的12%。     

一种提高高压直流断路器机械开关触发回路可靠性的方法

快速机械开关是高压直流断路器设备中的关键部件,在短路故障发生时,依靠其快速可靠的分断来转移故障电流,触发回路作为快速机械开关核心触发单元,其可靠性直接决定着整个断路器能否可靠运行。对此,从快速机械开关触发回路的可靠性着手,针对现有触发回路不足,研究提高触发回路可靠性的方法,以降低因触发回路异常导致快速机械开关失效的概率,进一步提升快速机械开关运行的可靠性,保障直流电网安全、可靠运行。     

大功率伪火花放电开关触发电路的设计

伪火花放电开关的触发技术是伪火花开关研究中的一项重要内容。因为触发方案的选择不仅关系到开关放电室的设计,而且对开关的工作电压范围,工作频率和使用寿命有很大影响。伪火花开关及其触发设计的最主要特征在于它的空心阴极结构,空心阴极的存在既是伪火花间隙放电的先决条件,又为开关的触发单元提供必要的空间和可靠的保护屏障,使得触发部件不受主放电等离子体电流的冲击和烧蚀。笔者提出了伪火花开关触发设计的技术要求,总结了现有伪火花放电开关的触发方法,并对它们的触发效果进行了比较,重点介绍了脉冲辉光放电(脉冲空心阴极)触发和表面放电触发及其发展。     

等离子体喷射触发型SF6间隙开关触发寿命试验研究

为实现白鹤滩—江苏±800kV特高压混合直流输电工程可控自恢复泄能装置的快速控制,研制高气压大触发能量的新型等离子体喷射触发型SF_6间隙开关样机,该间隙开关触发腔采用两级触发腔沿面放电接续触发结构,可以实现在极低工作系数下1ms内的快速可靠触发。为提高SF_6间隙开关的触发寿命,搭建试验平台并进行试验研究。首先研究触发腔结构尺寸对SF_6间隙开关寿命的影响,结果表明增加第一级触发腔的沿面距离可以有效提高触发寿命,但不宜过长,否则会产生熄弧现象,故触发腔尺寸采用3.5mm(10)6mm;然后研究触发腔材料对触发寿命的影响,结果表明聚四氟乙烯的产气能力和抗烧蚀能力比较均衡,综合性能要优于添加二硫化钼或氮化硼的聚四氟乙烯,可以有效提高触发寿命达到583次;研究表明触发腔劣化是SF_6间隙开关触发寿命终止的根本原因,据此提出触发腔劣化过程的监测方法,根据触发过程中一级腔沿面闪络电压、二级腔导通时储能电容的剩余电压、二级腔导通时延、主间隙导通时延等特征参量随触发次数的变化可以监测触发腔的劣化过程,从而监测触发腔状态,提高可靠性。通过上述研究,SF_6间隙开关样机的触发寿命达到了583次,满足了工程需求,并具备触发腔状态监测功能,提高了可靠性。     

特高压断路器开断试验回路用球隙开关

文中针对特高压断路器试验回路设计了一种具有光触发能力的球隙开关,阐述了这种球隙开关的技术方案和原理,并且分析了影响球隙开关性能的几个重要因素。根据球隙的结构特点进行了电场有限元近似计算和分析,确定了在不同的间隙下开关的自放电临界电压以及触发放电临界电压等关键参数,从而为球隙开关应用于不同的额定电压下的间隙选择以及触发电压选择等提供了依据。最后研制了球隙开关的样机,通过现场自放电和触发放电试验证明了文中的分析是基本正确的,所提的设计方案是可行的。     

脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限导通特性

为了探究脉冲等离子体作用下SF6气体间隙的极限触发特性,搭建了SF6气体开关间隙平台,设计实验研究了不同间隙距离、气压、触发能量下毛细管放电等离子体触发SF6气体间隙的最低工作系数和导通时延.实验结果表明,SF6气体开关最低工作系数随气体开关间隙增大而提高,随工作气压增高而提高,随触发能量的增大而降低,毛细管脉冲等离子体喷射触发技术能在5％的工作系数以下可靠触发导通工作气压为0.1～0.3 MPa,间隙距离不超过50 mm的SF6气体开关间隙,并给出了不同气压、间距条件下最低工作系数的经验公式.     

触发电流对真空触发开关导通特性影响的实验

基于真空触发开关的导通机理,设计真空触发开关导通特性的实验研究方案。在详细分析真空触发开关导通过程的基础上,利用不同参数的触发电流导通真空间隙来研究对真空间隙导通过程的影响规律:在相同主间隙电压下,导通所需的触发电荷量随着导通时间的增长而在一定小范围内随之增长,而导通延时又随着触发电流的电流增长率和峰值增大而减小。再通过对导通过程影响规律的深入分析,得到了真空间隙的导通条件。即在主间隙电压为定值时,真空间隙导通所需的触发电荷量要近似满足一定关系。     

激光触发多级气体真空混合开关

触发真空开关的电寿命是制约其发展的瓶颈,基于激光触发和快速操动机构的开关可解决此问题。当其工作电流过大时,快速操动机构动作联动激光触发间隙电极闭合。因为主电极和靶电极的烧蚀和相应的材料损耗是造成电寿命较短的主要原因,因此快速操动机构的应用所带来的开关寿命的增加是显著的。设计了基于激光触发和快速操动机构的开关,对其进行了静电场仿真,以优化参数。对开关进行了基本特性实验,当工作电压为250 k V,激光能量为2 m J时,开关延时为60 ns,抖动为5 ns。通过实验发现,随着激光能量和开关工作电压的升高,开关导通延时和抖动显著减少。该开关可应用在对寿命要求较高的脉冲功率系统中。     

可控避雷器的触发型间隙方案研究

可控避雷器技术可以深度限制电力系统操作过电压,而该技术实用化的关键是其控制元件的简单可靠。为此提出一种新的触发型间隙作为控制元件,该间隙无需外部触发信号和能量,仅利用避雷器自身动作电流实现触发导通。以限制特高压交流合空线过电压为典型应用,可控比取10%,首先确定间隙参数并建立间隙模型,通过仿真分析研究间隙方案的限压效果及触发特性,然后提出间隙结构并设计原理样机,通过样机试验验证间隙触发功能及模型的正确性,最后综合仿真和试验结果,确定间隙方案可行性。研究结果表明:提出的触发型间隙能够在0.87倍额定电压下可靠触发导通,典型触发时延为33～333μs,且过电压波前越陡时延越短。间隙特性满足应用要求,该间隙方案用于可控避雷器具有技术可行性。     

诱导触发型气体间隙开关快速绝缘恢复特性研究

气体间隙开关结构简单、成本低,在电力系统中应用前景良好,但绝缘恢复特性研究尚少。为此,本文采用“双脉冲法”研究开关间隙、触发介质气压及其种类对气体开关绝缘恢复特性的影响规律。结果表明：喷射等离子体诱导型气体间隙开关绝缘恢复经历过渡期、f快速恢复期和饱和期3个阶段,饱和期的持续时间远大于前两阶段之和,且在快速恢复期无“平台现象”出现;减小开关间隙距离,气体开关绝缘恢复速率渐进增大,其绝缘基本恢复时间（绝缘恢复系数RU>90%）可降低50%;气压对气体开关绝缘恢复影响显著,对绝缘恢复过程的影响特性存在差异,增大气压会减缓气体开关的绝缘恢复过程,0.1 MPa~0.3 MPa压缩干燥空气中,气体间隙开关绝缘基本恢复时间对应11 ms~40ms;强电负性SF6对气体开关绝缘恢复速率具有明显增强作用,其绝缘恢复速率接近于空气中的4倍。研究结果可为气体间隙开关快速绝缘恢复技术提供理论指导。     

触发管型气体开关导通时延的分析及估算

触发管型三电极气体开关导通时延的分析估算对于开关工程设计具有重要意义。结合近年来国内外对触发管型气体开关放电物理机制的研究进展,利用电子崩–流注理论分析解释了触发管气体开关主间隙的击穿过程,由Raether击穿判据推导了以空气为绝缘介质的触发管型气体开关导通时延的数值计算模型,并制作了一个触发管型气体开关及其触发装置进行验证性实验。仿真和实验结果的比较表明:Raether判据可用于判定快、慢导通机制的发生;高欠压比和低欠压比下,计算模型能够正确地反映出触发管型气体开关的导通时延特性,而且符合理论研究中的慢触发和快触发机制特点;触发间隙的击穿在中等欠压比值下,对促进主间隙流注的形成有作用,导致实测导通时延减小。分析计算模型可作为触发管型气体开关设计的参考依据。     

基于TVS的控制器设计

介绍TVS -A和TVS-B两种真空触发开关,通过实验研究它们的延时特性.同时为了便于调节触发能量,以此为基础设计了一个有关TVS控制电路.实验数据表明延迟时间和抖动时间随触发能量的提高而降低.延迟时间和抖动时间随主间隙电压的升高而大幅度地降低.通过提高主气隙电压,提高了触发的可能性.同时证明由于在触发结构上的改进,TVS -B比TVS -A有更优越的延时特性.     

沿面击穿型触发真空开关的触发实验研究

为给触发真空开关(TVS)在脉冲功率系统多级放电中的应用提供参考和设计依据,通过空载和通流两种触发实验研究了一种沿面击穿型的TVS,对比分析触发间隙电阻和触发电压两个参数变化规律的实验结果表明,在通流实验次数不多时存在触发间隙电阻增大、触发电压减小的趋势,原因在于沿面击穿型TVS工作过程中主间隙电流的作用远大于触发电流的作用,而主间隙电流的作用取决于大电流电弧以及金属蒸气沉积的效果。     

两间隙毛细管等离子体发生器出口参数研究

消融放电毛细管等离子体发生器产生的等离子体射流具有高密和相对低温的特性,在许多科学研究和工业应用领域都具有潜在的应用前景。为此,利用数值模拟的方法考察了在1 kJ放电能量水平下两间隙毛细管的长度和半径、主放电电容器组的电容和起始充电电压等放电参数对毛细管出口参数的影响。研究表明,各放电参数的改变都能引起出口处的质量密度、压强的大幅度改变,而出口温度和出口速度相对保持稳定。其中,主放电电容器组充电电压、电容值增大、毛细管半径变小时,所有的出口参数都相应增大;而毛细管长度增大时,密度和压强随之增大,温度和速度反而减小。     

特高压固定串补火花间隙拒触发事故分析及解决方案

当前超、特高压固定串补用火花间隙的试验及考核均以工频和倍频故障电流为主,基本未考虑故障电流含有直流分量的情况。分析了1000 kV特高压南阳站一起特高压固定串补用火花间隙拒触发事故,认为本次线路故障电流中直流分量幅值较大导致火花间隙触发控制回路中电压测量传感器磁饱和,导致火花间隙触发控制单元未能正确测量出串补过电压水平而拒触发。提出维持现状的南阳站现场临时解决办法。解决该问题的根本途径是提高火花间隙触发控制回路中电压测量传感器在直流电流下的抗饱和能力。根据对火花间隙触发控制回路中元器件的试验室研究结果,提出减小该电压传感器励磁电流、增大铁芯面积以及降低原边和副边匝数以提高传感器在直流电流下的抗饱和能力的解决方案。     

Technical requirements for UHV substation equipment

CIGRE Study Committee A3 established WG A3.22 ‘Technical requirements for substation equipment exceeding 800 kV’ to review the state-of-the-art technical specifications for substation equipment exceeding 800kV in accordance with a request from IEC SC 17A. WG A3.22 conducted the initial surveys and submitted the first Technical Brochure on technical specifications for substation equipment such as gas circuit breaker (GCB), disconnecting switches (DS), earthing switches (ES), high-speed grounding switches (HSGS) and metal oxide surge arrester (MOSA) applied to 800 kV and 1100/1200 kV networks. The investigations include the insulation level, first-pole-to-clear factor, DC time constants, transient recovery voltage (TRV), line surge impedance and secondary arc extinction time. WG A3.22 will provide the technical background of all aspects of the available specifications with the intention of identifying the best practice for ultra high voltage (UHV) transmission systems. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Switching characteristics of a triggered vacuum gap employing a trigger electrode in the respective main electrodes

Both switching time and minimum firing voltage of a triggered vacuum gap employing a trigger electrode in the cathode and anode (double triggered vacuum gap) were measured. The double triggered vacuum gap was operated below 100 V independent of the high voltage main electrode polarity (positive or negative). This minimum firing voltage was lower than that of the conventional triggered vacuum gap. The switching time is approximately 0.5 μs in the range 3 to 18 kV. The conventional triggered vacuum gap has a trigger electrode that is placed at the center of the grounded main electrode. The polarity of the main electrode affected switching time characteristics. A trigger electrode was added to the high voltage main electrode. The double triggered vacuum gap was only slightly influenced by the polarity of the high voltage main electrode when both main electrodes were triggered at the same time.     

固定串联补偿装置结构和主设备的分析

介绍了固定串联补偿装置的结构,并对主要设备（串联电容器组,MOV,火花间隙,旁路断路器,阻尼回路,隔离开关,电流互感器等）进行了分析,以及使用串补装置所带来的一些问题。     

云广直流中性母线开关及其谐振回路分析

与±500kV高肇直流输电系统不同,±800kV云广直流工程直流中性母线开关采用双机构四断口形式并安装有谐振回路。文章介绍了谐振回路的原理,分析其存在的必要性以及对设备选型的要求,比较由此带来的高肇直流与云广直流相关保护动作后果的不同,并对日常运行维护提出相应要求与建议。     

场击穿式TVS时延特性的测量与分析

触发真空开关(TVS)是脉冲功率技术中的重要控制元件,为满足对TVS时延及可靠性等提出的更高要求,研究了场击穿式TVS时延特性。时延分为触发时延和导通时延两部分,时延及其分散性主要受主间隙电压、触发能量和主电极极性配置等因素的影响。实验研究表明,极性配置对TVS时延特性有很大的影响,主间隙电压为正,TVS可靠性高且存在一个稳定工作区域,在这个稳定工作区内,主间隙电压对其触发时延影响不大,且触发能量增大能改善TVS时延特性。