电阻型故障限流器电流转移特性研究

电流转移过程是电阻型故障限流器中的关键问题。针对基于真空开关与电阻并联的限流器中电流由真空电弧电流向并联限流电阻的转移特性进行研究。搭建了基于真空开关与限流电阻并联的试验研究平台,采用高速CMOS相机拍摄电弧,观测真空电弧转移过程中电弧发展变化。通过研究电流大小(5～15 k A)、限流电阻大小(10～4500 mΩ)、燃弧时间、电流频率等对电流转移时间、转移完成时刻电流等的影响,获得了电流转移特性的数学描述。讨论了横向磁场对电流转移特性的影响,为电阻型故障限流器的结构及优化奠定了基础。     

混合式直流断路器内部关键参数对电弧电流转移特性的影响研究

真空电弧电流转移是自然换流型混合式直流断路器开断过程中的一个重要组成部分。文中通过建立真空电弧电流转移的理论分析模型,得出影响真空电弧电流转移的主要因素为真空电弧电压、内部杂散电阻电感参数和电力电子器件的串并联结构。实验方面,通过改变电力电子开关中电力电子器件的串联或并联个数研究了电力电子器件的串并联结构对真空电弧电流转移特性的影响,通过改变电力电子开关中杂散电感或电阻的数值和所处位置研究了内部杂散电阻电感参数对真空电弧电流转移特性的影响。最后,探究了促进电弧电流转移的方法。本研究将为混合式直流断路器的结构设计和参数优化提供理论依据。     

直流电源系统中直流电弧特性及其检测方法研究

直流电源系统中因绝缘缺陷、接头松动引发的直流串联电弧,不易熄灭且难以检测,容易引发火灾、爆炸等安全事故,因此对直流电弧电气特性进行研究并提出有效的检测方法意义重大。笔者利用步进电机拖动电极分离模拟直流串联电弧,建立了模拟串联直流电弧试验平台。同时,提取了电弧电压和电流波形,在此基础上得到了串联直流电弧的伏安特性曲线。通过改变极间距离、电极形状、电极移动速度等因素研究了直流电弧产生和发展过程中电弧电流的变化规律。对电弧电流进行频域分析表明电弧电流的高频分量主要集中在10~200 k Hz的频率范围内。通过分析电源电压输出波形在相应时间窗内的脉冲特性,初步提出了一种基于电源电压输出突变的故障电弧的检测方案,为直流电弧特性及检测方法研究奠定了重要基础。     

串联直流电弧特性及其在故障诊断中的应用

直流电弧故障常常会威胁到各种电力电子系统的安全运行,由于其本身的随机性和不稳定性,直流电弧故障很难被有效地检测出来。笔者设计了一套串联直流电弧试验系统用以研究不同因素如负载电流、直流源电压以及电极间隙长度对直流电弧特性的影响。在试验中,负载电流在6~30 A之间变化,直流源电压在75~300 V之间变化。同时还进行了固定源电压和负载电流下不同间隙长度的试验以研究电弧长度对电弧特性的影响。根据以上试验结果,进行了初步的电弧电压—电流特性的研究。最后,通过对时间窗内电流变化率的分析,研究了电弧电流的脉冲模式。以上研究结果为直流电弧特性研究及直流电弧故障检测提供了重要的基础。     

计及铜蒸气介质的小电流直流电弧仿真与实验

因导线的绝缘劣化、接触不良等因素引起的直流电弧故障时有发生,但因无过零点特征无法自然熄弧可能导致设备损毁或者引发火灾,研究直流电弧特性对于电弧故障的检测与保护具有重要意义。光谱测试数据表明,在直流电弧中存在铜元素,因此,基于平衡态等离子体理论新增了含铜蒸气介质的电导率-温度特性曲线。建立小电流空气直流电弧的有限元模型,分析电弧稳定燃烧时的温度场分布和电弧电阻及电极间距的关系,同时,开展电弧实验,验证仿真模型的合理性。数据表明:相比纯空气介质,引入铜蒸气的仿真结果与实验数据更接近。这体现在当电弧稳定燃烧时,两者电极的温度场分布基本一致,等离子体气体温度最高到6 000～7 500K;电弧电阻和电极间距的仿真数据与实验数据最大偏差是2.283Ω,最大相对误差为13.45%。可见,含铜蒸气介质的电弧仿真模型能更准确、全面地研究直流电弧的电导率特性,为小电流直流电弧的电气特性和温度特性研究提供理论基础。     

小电流接地故障电弧建模分析

在小电流接地系统中单相电弧接地故障普遍存在,建立准确的电弧模型是研究故障特征的基础.本文在经典"控制论"电弧模型的基础上建立了改进的"控制论"电弧模型,通过控制弧长可以准确地模拟小电流接地故障电弧的发展过程.基于PSCAD平台搭建了典型10 kV配电网仿真模型和接地电弧模型,分析了不同电弧模型参数对电弧特性的影响.仿真与实测结果基本一致,表明该电弧模型能够有效反映接地电弧特性,通过改变模型参数可以实现不同类型电弧的仿真模拟.     

小电阻接地系统高阻接地故障检测技术综述

小电阻接地系统发生高阻接地故障时电流小于传统的零序电流保护动作阈值,并且时常伴随有电弧的发生,难以准确检测与切除高阻接地故障。文章基于零序等效网络分析了小电阻接地系统单相高阻接地故障时母线零序电压理论特性和各出线零序电流特征;针对高阻接地故障常伴随发生的电弧现象,从故障点燃弧的物理过程出发,详尽分析了常用的Cassie电弧模型、Mayr电弧模型、改进的Mayr电弧模型、Mayr-Cassie组合电弧模型和Emanuel电路模型等六种电弧模型的物理近似过程、数值推导过程、试验验证及适用条件;分别从时域的伏安特性分析法和零序电流畸变法、频域的故障电流信号法和故障电压信号法出发,分析了高阻接地故障检测方法中的信号处理过程、故障特征提取方法、检测方法的优点与不足;认为采用零序电流波形在过零点附近畸变引起的波形斜率曲线变化作为故障特征具有明确的数学与物理意义,采用零序电压信号经小波包分解后高频段与低频段能量比作为故障特征,基本不受故障条件、系统结构等因素的影响,具有较好的检测效果。     

电弧反射电缆故障测距装置脉冲发射时刻选择算法

电弧反射法(ARM)是一种广泛应用的电缆故障测距方法.由于不清楚测试过程中电缆故障点电弧电阻的动态特性,因此施加测试脉冲时脉冲发射时刻的选择比较困难.分析了ARM测距装置放电过程中的电压和电流特性,以及故障点的电弧电阻特性.论证了在直流电弧放电阶段电弧电阻较低而且稳定,是发射脉冲的最佳时段.据此提出根据电流最大值和故障...     

基于新型故障电弧模型的电弧能量特性分析

建筑物低压配电系统中频繁发生的电气火灾现象主要由故障电弧引起。电气火灾发生的频率和严重程度与故障电弧释放能量的大小密切相关。为此,分析了故障电弧引起的电路特征变化,根据该特征建立了能描述发生故障时电弧电路动态变化特征的新型故障电弧时变电阻模型,利用该模型计算了不同负载情况下故障电弧的电压、电流。在此基础上,分析了不同负载条件下故障电弧能量特性,并讨论了故障电弧的能量与负载有功功率、功率因数的关系。研究结果表明,负载有功功率越大、功率因数越小,故障电弧释放的能量越大,越容易引发电气火灾,需要重点进行故障电弧检测与防治。     

不同磁场条件下直流接触器电弧开断特性的仿真研究

直流接触器是实现分断、功率切换以及故障保护等功能的关键器件。文中以某直流接触器为例,建立了直流接触器氢气电弧特性仿真的二维磁流体动力学模型,该模型综合考虑了外部负载电路、触头运动以及非均匀外部磁场等因素对接触器电弧特性的影响,仿真研究了不同磁钢厚度下密闭式直流接触器内电弧开断过程中的电流电压变化曲线以及温度场分布。研究结果表明,在不同磁钢厚度的非均匀磁场作用下,450 V/400 A、充气压力为4 atm(1 atm=101 kPa)的直流接触器内部电弧的燃弧时间有所不同,并且随着磁钢厚度增大,磁场强度变强,燃弧时间缩短,磁钢厚度为5.5 mm时的燃弧时间最短。     

基于CatBoost的常用电器负载电弧故障识别方法

电气火灾造成的危害日益受到人们重视,其成因中占比最大的是电弧故障。电弧通常是由电气组件的损坏或过载而导致,进而可能会导致电气设备的损坏并引发火灾。电弧识别是一种重要的电弧故障预防性技术,可以监测电气设备中的电弧事故,以便及时采取应对措施,是智能用电的重要组成部分。文中就电弧故障识别方法展开研究,首先按照国标搭建了实验平台,然后分析不同家用电器负载组合的电弧特征,并进行特征提取;接着提出了一种基于CatBoost分类模型的电弧识别方法,使用CatBoost模型对提取到的特征进行训练,以实现电弧故障的快速识别;经过测试集验证,与现有的SVM、Random Forest等常用识别分类方法相比,提出的基于CatBoost分类模型的电弧识别方法具有更高的准确率和召回率,能够有效提高电弧事故的识别精度。     

配电网中性点接地的新途径

提出了一种基于快速可控消弧线圈接地加快速选线跳闸的新型接地方式,说明了该接地方式对可控消弧线圈(CASC)和选线装置的要求;介绍了一种新型配电网智能型快速消弧线圈和另一种配电网接地故障智能检测装置的基本原理、技术特点及运行情况,以及拟实现新型接地方式的试用情况.最后论述了该接地方式的优越性.     

Propagation models for motion processes of long ac arcs on overhead lines

Flashovers due to lightning, pollution and other factors frequently generate long ac arcs along the surfaces of insulator strings on overhead transmission lines; they cause great damage to insulators. Based on the motion characteristics of long ac arcs obtained from experiments, this paper presents the propagation models of the motion processes of long ac arcs, these simulations are important to design suitable parallel arc horns to protect insulator strings. The simulation models include the spatial model, the temporal model of a long ac arc, and the motion simulation models of an arc root and an arc column. The spatial model discretizes a long arc to current elements; the temporal model is proposed to consider the motion mode of a current element; and the motion simulation models of an arc root and an arc column describe the motion processes of an arc root and a column, respectively. At last, numerical simulations and corresponding experiments of long ac arcs along the surfaces of insulator strings of overhead transmission lines are compared. Both of them show a similar motion trend.     

石英砂熔断器开断过程的电弧数学模型

本文分析了熔断器短路故障电流的分断过程，并建立描述熔断器燃弧过程的电弧数学模型。用此模型对熔断器分断过程进行分析和计算，其结果和试验结果进行比较，发现两者吻合得较好。     

超音速电弧喷涂技术在电厂风机叶轮防磨上的应用研究

阐述了超音速电弧喷涂技术的基本原理、特点 ,并分析了该技术在电厂风机叶轮上应用的可行性 ,同时结合排粉机叶轮制定了具体喷涂工艺 ,为火电厂排粉机叶轮的防磨问题提供一条经济可行的方法     

电弧光继电保护的研究及应用

介绍国内外有关电弧光保护的情况及国内中低压母线存在的问题,分析电弧光造成的危害及电弧光继电保护的原理,论述了装设电弧光继电保护的必要性和可行性。     

热控系统可靠性分析与对策

从就地控制设备、二线线路、控制电源、控制装置 (卡件 )、拌热情况、人员问题等几个方面对全省热控系统存在的问题及影响机组可靠性的隐患进行技术分析及对策的探讨     

银金属氧化物(AgMeO)触头电弧侵蚀特性研究

对ＡｇＣｄＯ触头材料及具有不同添加剂的ＡｇＳｎＯ＿２触头材料（ＡｇＳｎＯ＿２Ｉｎ＿２Ｏ＿３、ＡｇＳｎＯ＿２Ｂｉ＿２Ｏ＿３、ＡｇＳｎＯ＿２ＷＯ＿３）进行了大量分断电弧侵蚀试验和微观分析；比较研究了不同的第二相金属氧化物对触头材料电弧侵蚀机理的影响；分析了微量添加剂对电弧侵蚀特性和表面形貌特征的作用；最后，基于触头材料中气体相反晶间侵蚀作用，探讨了触头基体微裂纹形成与扩展机理。     

高压SF6断路器电弧与气流相互作用研究

以二维N—S方程和湍流模型为基础，在考虑了灭弧室内吹弧气流温度、压力等物理因素影响后，建立了高压SF6断路器电场／气流场数值求解模型，反映了气吹对电弧形态的影响及电弧电流的自适应调整。并以500kV单断口SF6断路器短路开断为例，进行了电场及跨音速、可压、复杂流路、变边界条件的气流场求解研究，并对燃弧区域电弧堵塞、动态电弧与吹弧气流的相互作用、气流压力、速度变化以及电弧堵塞前后喷口区域质量流与气流压力定量变化进行了数值仿真分析，为进一步定量研究电弧能量有效利用及更有成效进行高压断路器开断过程仿真研究奠定基础。     

浅析高海拔地区使用的套管内绝缘长度改变

本文中作者利用Elec Net电场仿真软件对两支高海拔地区使用的500k V套管承受电压和电场强度进行了计算。计算结果表明,高海拔地区使用的套管外绝缘高度和承受电压需要修正,内绝缘长度也应改变。