冲击电容器直流叠加操作冲击回路仿真分析

直流输电线路中性线上运行的冲击电容器,同时承受直流电压及站内外故障操作冲击电压的影响。基于pscad电磁暂态仿真软件对冲击电容器直流叠加操作冲击电压老化试验回路进行了仿真,分析了该试验回路中直流电压对冲击电压发生器输出波形的影响,以及连接操作冲击电压侧与直流电压侧的耦合电容对试品电压波形的影响。分析认为,直流电压对冲击电压发生器输出波形影响极小,耦合电容取值对试品电压波形影响也极小。仿真结果表明,冲击电容器直流与冲击叠加老化试验具有可行性。     

高电压大电容负载下雷电冲击电压波形的调试

介绍了一种改善大电容负载的雷电冲击电压试验输出波形的方法,分析了容性负载时雷电冲击电压波形振荡和过冲的原因,指出了调试雷电冲击电压波形常用的措施,并在冲击电压试验回路中串联RLC滤波电路来对现用低通滤波电路进行改进。仿真分析表明,改进后的RLC低通滤波电路比原先的RC低通滤波电路的波形平滑度好,雷电冲击电压波形波头振荡得到明显改善。     

GIL雷电试验过冲研究与应用

为解决电力设备气体绝缘高压输电线路(Gas Insulated High-Voltage Transmission Line,GIL)样机在雷电冲击耐受电压试验中出现过冲,研究了雷电试验原理与试验设备冲击发生器的特性,利用软件Matlab/Simulink建立冲击发生器放电回路模型,并通过实际试验验证其正确性。基于理论通过仿真分析确定影响波形的主要因素波前电阻、波尾电阻与试品负载,以及次要影响因素外接引线的长度。试品电容量在3 050 p F以内时,通过调节调波电阻实现满足标准GB/T 16927.1—2011波形要求,当超过3050 pF时,可采用阻容滤波电路抑制电压峰值过冲或拆分试品进行试验,以减少负载过大带来的过冲。最后针对GIL试品给出试验方案,使得雷电试验顺利通过。     

1200kV冲击电压发生器雷电冲击全波调节方法

通过对1200 kV冲击电压发生器输出的标准雷电冲击全波波形进行理论分析计算,提出一种全新的波形调节方法,即根据两次预施加冲击电压得出试品电容,再根据试品电容计算出需要使用的装置级数、波头电阻和波尾电阻。该方法大大提高了试验效率,操作简单,实用价值高,对今后开展高压设备雷电冲击试验具有很强的指导意义。     

GIS对接冲击试验方法及冲击电压波形分析

大容量GIS冲击电压试验电压波形受回路电感影响较大,影响输出波形波前时间,降低冲击试验绝缘缺陷检测的有效性。笔者从冲击试验时电压引入方式入手,基于研制的2 000 kV紧凑型冲击电压发生装置,提出了GIS对接冲击试验方法,开展了145 kV和252 kV GIS对接冲击试验。该方法利用变阻抗转接段和液压升降装置,可将冲击电压发生器电压输出端直接与GIS预留对接口相连,回路紧凑,减小了因高压导线引入的电感,提高了冲击试验波形质量。最后通过仿真软件,分析了当负载电容量较大时,回路电感对冲击电压波形参数的影响规律,缩小回路电感是解决大容量设备标准LI试验的关键。     

振荡雷电冲击电压波形参数分析

为提高气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)可靠性,现场冲击耐压试验至关重要,近年来,振荡雷电冲击电压是该试验常用电压波形。考虑到冲击电压波形随发生器参数及负载变化,它们之间的关系需要从理论上认识清楚。文中根据放电等效电路,建立关于输出电压的三阶微分方程,解得振荡雷电冲击电压及其包络线的时域表达,提取各波形参数,研究它们与负载电容、回路电阻、调波电感之间的关系。结果表明,振荡频率和波头时间由电感和回路电容决定;半峰值时间受波头电阻、波尾电阻和负载电容共同影响;发生器效率随负载电容的增大而急剧下降。当冲击电压发生器参数设计合适时,即使负载电容在大范围内变化,输出振荡冲击电压波形也总能满足标准要求。研究成果对GIS现场冲击耐压试验中电压波形的调节具有很好的指导作用。     

特高压气体绝缘金属封闭式组合电器的现场冲击耐压试验方法

气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)的现场冲击耐压试验能够更有效地检测出金属尖刺、绝缘子断裂等集中性缺陷,已成为设备现场耐压试验的重要组成部分。为此针对1 000 kV淮南—南京—上海交流特高压南京变电站1 100 kV GIS现场雷电冲击耐压试验工程,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对特高压GIS现场冲击耐压试验系统进行建模,并研究了特高压GIS现场冲击耐压试验方式的选取与试验条件对电压波形的影响。研究结果表明:当负载电容C_t7 000 pF时,能够通过调节波前电阻使负载电压满足标准雷电波要求,当负载电容C_t7 000 pF时,无法得到标准雷电波;接入单台断路器的方式试验电压波形质量高,试验工作量大;接入多台断路器的方式试验效率高,但需降低对试验电压波形的要求。接入外置分压器会使电压幅值略微下降、波前时间增加;套管间高压引线长度增加会使波前时间略有缩短,并导致负载电压波形出现振荡,引线长度取20 m较为合适。     

一种改进的避雷器冲击电流试验回路参数设计方法

在对避雷器进行冲击电流试验时,回路电阻具有非线性变化特性,回路输出波形参数的准确估算比较困难。本文通过分析非线性试品对冲击电流试验回路输出波形的影响,提出一种改进的非线性试品冲击电流试验回路参数的设计方法,主要思想为根据负载的特性、充电电容和试验冲击电流波形参数的要求,在欠阻尼条件下设计回路参数。然后将本文的方法与以往在临界阻尼条件下的设计方法进行对比,本方法的优越性主要体现在它能在主电容既定的条件下给出精确的调波电阻的范围。调试过程中只需要调节调波电阻的大小,简化了调波过程、提高了调波成功率。最后通过实际冲击电流试验验证了本文所提方法的有效性。     

一种晶闸管开关冲击电压发生器的工作特性

笔者设计了一种晶闸管开关的冲击电压发生器,它由脉动直流电源供电,增加晶闸管组合模块就可方便地扩展级数提高输出电压,晶闸管组合模块有对负载的单向、双向和续流三种放电工作模式。对充电拓扑电路设计的改进有效地避免了负载上的预脉冲,所给出的充电电阻计算方法能实现各储能电容充电电流的一致,有效抑制了环流,提高了充电效率,文中还给出充电电阻功率选取的计算方法。所进行的变负载放电特性分析表明:感性负载时,减小电感使输出电流脉冲幅值提高、脉宽变窄,特性曲线为设计和用户的使用提供了依据;容性负载时,储能电容的实际等效参数对小容量的电容放电参数有较大影响,为了获取陡前沿电压脉冲和窄电流脉冲,减小回路的总电感是必要的。感性及容性负载的实验放电波形与仿真结果吻合较好。所设计的冲击电压发生器既可用于产生较强脉冲磁场也可用于产生放电等离子体的工业应用中。     

冲击电压发生器雷电波的负载特性及其波形分析和改善

通过对一台4800kV/480kJ冲击电压发生器结合部分110～500kV试品在雷电波下如何满足大负荷范围内的试验要求进行了计算、波形分析和试验研究,提出一种新型的改进回路,从而提高了试验设备的负荷能力,同时也改善了试验波形的畸变,为保证试验达到IEC60—1、60—2有关标准的规定和要求创造了条件.     

纳秒脉冲电容分压器测量系统分析及波形重建

分析了纳秒脉冲条件下微分型、自积分型电容分压器的必要条件。用最小二乘法求得了测量系统的冲击 响应,并根据输入波形预测系统输出,采用基于Wiener滤波的反卷积法重建输入电压脉冲,并与积分器的输出波 形对比。结果表明,波形重建的效果要优于积分器,且不受电压等级、频率及采样频率的影响。     

一种数字化冲击电压波形重构新算法

为减少数字化冲击测量系统的测量误差,分析了冲击电压经数字化冲击测量系统后被测波形产生畸变的原因;提出了一种利用离散Gabor变换展开去噪与增量维纳滤波器相结合的冲击电压波形重构算法。IEC1083-2测试数据发生器产生的波形信号的研究表明,该法可有效去除噪声,波形复原准确度和稳定性较高。     

基于OPA454的新型高压级联放大器优化设计

为获取频率可调的高线性度电压信号,提出基于OPA454的高压级联线性放大器的优化设计方案。首先,设计高压级联放大器的主电路、隔离电路和级联放大电路;然后,分析此线性放大器的负反馈特性和容性负载特性,保证输出电压信号的高线性度和带容性负载能力;最后,搭建两级级联放大电路模型,时域下测试输入电压频率分别为0.001 Hz、1.0 Hz、1.0 kHz、10 kHz时放大器的输入输出波形,在频域下对比一级电压放大电路和两级电压放大电路的频率响应曲线。结果表明:设计的新型线性放大器输出的电压波形可对输入电压线性放大40 n倍,并达到较高的线性度和低波形失真率,满足可调频率下电压准确放大的要求。     

基于脉冲差分的高压电缆故障定位方法及设备研究

针对目前高压电缆故障定位方法存在的不足,文章研究了基于脉冲差分的高压电缆故障定位方法及设备。文中依靠两路高压输出和差分信号耦合,结合软件优化算法实现了冲闪和直闪脉冲差分故障的定位,解决了目前高压电缆闪络或间歇性故障定位存在的问题。通过实验,验证了定位设备和定位方法的参考作用。该方法波形识别简单,具有更高的灵敏度和定位精度,有着很好的应用前景。     

低压脉冲法和冲闪法对电缆故障定位的分析

介绍了低压脉冲反射法、冲击高压闪络法对电缆的故障定位时产生的波形进行了分析,并结合工作实际经验,对波形的识别进行了总结,并对实例进行了介绍。     

基于小波变换的脉冲信号的提取

探讨了以小波变换为基础的滤波技术在冲击试验后信号波形提取中的应用。针对高电压冲击和大电流冲击信号的处理问题,采用不同层次的小波分析方法,将噪声信号从冲击电压和电流信号中提取出来,小波变换的引入使得波形处理更加简单。结果表明,对不同类型的样品进行冲击试验,小波变换都有较好的滤波效果,并很好地保存了信号的边缘特征。波形的处理结果也表明了该方法的可行性和适用性。     

Insulation characteristics and its evaluation method of N2 gas for nonstandard lightning impulse waveforms

Until recently, SF₆ gas has widely been used as the best insulating medium in substation equipment. However, SF₆ gas was specified to be a greenhouse gas at COP3 in 1997 because of its high global warming potential (GWP), and alternative insulation gases to SF₆ have been sought for a long time. Alternatives using the natural gases are considered to be suitable, but none of them show better properties for insulation as well as good environmental compatibility. Therefore, it is necessary to rationalize the equipment insulation level and reduce the test voltage of electric power apparatus to as low a level as possible. The actual lightning surge waveform (so‐called nonstandard lightning impulse waveform) occurring in the actual field is different from the standard lightning impulse waveform (1.2/50 μs). There are many cases in which the actual lightning surge waveform has a steep rise and large decay of overvoltage, and the insulation requirements are not as severe as those for the standard lightning impulse waveform. In this paper, we focused our research on N₂ gas as an SF₆ substitute and investigated the insulation characteristics of N₂ gas for a single‐frequency oscillatory waveform with various frequencies from 2.7 to 20.0 MHz and damping ratios. Based on the experimental results, it might be possible to reduce the test voltage of N₂ gas insulation by evaluating the crest value of the actual lightning surge waveform that has been converted into an equivalent standard lightning impulse waveform. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(2): 10–20, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20754     

采用波形合成法的级联型多电平逆变器谐波控制

为改善级联型多电平逆变器输出电压波形质量,对通过控制逆变单元开关角实现级联多电平逆变器谐波控制的方法进行了分析研究。针对解方程组法消除特定谐波中高次多变量方程组难于求解的问题,提出了一种波形合成消除特定谐波的方法。利用此方法可通过简单的三角公式递推计算获得实现特定谐波消除的开关角。依据理论计算结果进行的例证演示列出了开关角所有可能的取值情况,说明通过逆变器开关角的选择可同时实现输出电压中特定谐波的消除及基波幅值的调节。仿真与实验结果验证了该方法的可行性。     

基于多重比例谐振的动态电压恢复器谐波补偿策略

针对动态电压恢复器在单相电压补偿过程中基波电压提取和谐波补偿的问题,提出一种基于多重比例谐振的控制策略。在动态电压恢复器数学模型的基础上,分析脉冲响应不变法和双线性变换法对比例谐振控制器的离散化效果,以提升系统数字控制的运算性能。在保证系统动态电压补偿特性的同时,讨论电网基波电压提取的改进方法和多重比例谐振调节对指定次电压谐波的补偿策略,并分析控制器参数对系统性能的影响。搭建10 k W的实验平台进行实验验证,结果证明该方法易于实现并具有良好的基波提取效果和谐波抑制能力。