特高压断路器短路开断试验零前电流畸变的仿真及应用

高压断路器在开断短路电流时,触头间建立起的电弧电压和试验回路的作用,使得电流过零前短路电流波形发生畸变。依据IEC 62271-101:2012附录A,理论分析了电弧电压为恒值和线性增长时的畸变电流表达式,以MATLAB/Simulink仿真环境为平台,建立了电弧电压为恒值和线性增长时短路电流的动态数学仿真模型,并以1 100 k V/63 k A试验方式T100a断路器为例应用仿真模型计算了电弧电压对电流半波幅值和持续时间的衰减百分比,计算结果可以为断路器短路试验时提供理论参考。     

高压交流断路器三相合成试验技术分析与讨论

三相共箱型高压交流断路器的大容量短路开断与关合试验依据标准要求进行三相合成试验。文中通过对国家标准《GB 1984—2014高压交流断路器》、IEC标准《IEC 62271-101:2012 synthetic testing》和新版IEC标准《IEC 62271-101:2017 synthetic testing》中关于三相短路关合合成试验和三相短路开断合成试验的试验程序和燃弧时间进行解读与分析,并介绍了三相共箱断路器进行三相全电压关合试验T100s(a),三相对称额定短路电流开断试验T100s(b)和三相非对称额定短路电流开断试验T100a的试验回路与试验实施。     

126kV单断口真空断路器全电压关合试验研究

笔者旨在通过试验研究126 kV单断口真空断路器在全电压关合过程中出现的一种新现象,即关合过程中自电压跌落至大电流引入期间,出现预击穿电弧自熄灭、触头间隙多次击穿且电流引入时间呈波动性大现象。采用合成试验方法与直接试验方法分别对126 kV真空断路器进行全电压关合试验,OP2(a)和T100(a)。采用合成回路试验方法进行试验时,采用了两种关合装置。试验结果表明:采用合成试验回路进行全电压关合试验时,关合装置的时延远远大于300μs,不能满足IEC 62271-100—2008标准对高压合成关合试验的要求,且关合过程中触头间隙发生多次预击穿现象;采用直接试验回路进行全电压关合试验时,触头间隙同样会发生多次预击穿现象,且电流引入时间具有不稳定性(200⁸00μs),这是高压真空断路器本身特性决定的。     

高压断路器三相全电压关合合成试验回路研究

文中对国家标准《GB 1984—2014高压交流断路器》及《GB/T 4473—2008高压交流断路器的合成试验》、国际短路试验联盟STL导则中关于三相全电压关合的内容进行了解读,通过对直接试验回路中三相全电压关合过程进行模拟明确关合过程中断路器两端电压和电流波形的变化,对两种合成关合试验回路进行模拟分析并比较,提出了一种便于实现且等价性较好的三相全电压关合试验回路。结果表明该回路与目前标准推荐回路相比,实现难度较小,笔者推荐实验室可选择该试验回路。     

大容量发电机断路器短路试验程序分析与讨论

随着中国电力工业的不断发展,大容量发电机断路器的研究也走向更高的容量等级,容量试验是发电机断路器研究、开发过程中必备的关键性环节。鉴于国家标准GB/T 14824—2008《高压交流发电机断路器》相对于当前的试验需求的不足,文中在研究即将颁布的国际标准IEC/IEEE 62271-37-013:2014(草案版)的基础上,分析与讨论了发电机断路器的短路故障、短路试验程序、以及与输配电高压交流断路器短路故障的区别,最后介绍与分析了XIHARI大容量试验站进行额定电压24 kV、额定短路开断电流160 k A的发电机断路器(型号为ZHN10-24/Y25000-160)合成试验回路原理及典型的短路电流开断示波图。文中的研究内容为发电机断路器短路故障开断、关合试验提供了参考与依据。     

一起交流滤波器用断路器击穿事故分析

在高压直流输电系统中,由于交流滤波器用断路器投切频繁,工作环境恶劣,高压断路器开断电路后容易发生绝缘击穿故障。基于一起交流滤波器燃弧故障实例,简述了事故过程,分析了断路器处于正常工作阶段、击穿故障阶段、持续性燃弧熄弧阶段和完全击穿阶段等不同阶段时相应的滤波器支路电压电流特性,计算了断路器正常工作时电流谐波含量和总谐波畸变率。最后,通过分析各个阶段的电弧电压和电流动态变化录波波形以及现场断路器解体检查情况,总结了燃弧故障发生的原因,并提出相关建议,为交流滤波器用断路器的生产和运维检修提供了依据。     

用有效电弧模型评价高压断路器性能

对三种商业用高压断路器,采用一种数字零电流测量系统监控短路故障电流过零大约200次。在大功率实验室时,断路器按标准IEC60056进行试验。用这些测试结果,在三个改进的Mary经验模型串联的基础上,导出一种实验电弧模型。已经发现仅仅取有关过零前电弧电压和电流的三个“自由”参数,能够描述每次试验后的断路器状态。根据这个模型,可以直接获得遮断容量的范围。在该范围和电流过零时的电弧传导率之间能够建立一种紧密关系。独立于燃弧时间、燃弧电流和断路器的状态,已发现电流过零的传导率必须降至1－2ms（仅仅决定于断路器的设计）才有可能成功遮断。     

一种新的特高压断路器合成试验回路

特高压断路器试验方法的研究是特高压输电工程发展的基础。该文根据合成试验回路的基本原理，提出了一种新的适用于特高压断路器大容量试验的新型合成试验回路。给出了该试验回路的详细拓扑结构，介绍了回路的工作原理。根据描述开断电弧特性的麦依尔(Mayr)方程，建立参数化的PSCAD电弧电阻模型。在此基础上，对回路的开断试验过程进行仿真，得到了T100试验时的电流电压波形。对暂态恢复电压、电流过零前的变化率等进行分析，并与ABB的增强型并联引入回路(EPIC回路)和IEC试验标准进行比较。结果表明，该回路可以满足特高压断路器的开断试验要求，并具有足够高的试验等价性。     

超高压开关断口反相绝缘试验研究

本文介绍了高压断路器及隔离开关一端施加冲击电压(雷电或操作),另一端施加反极性工频电压及两端施加反相工频电压的高电压试验技术。文中具体介绍了实现此种试验的线路,各项技术措施,所达到的各项技术指标及其与国际电工委员会(IEC)有关标准的比较。文中还介绍了KW5—220及KW5—500型空气断路器所进行的冲击反相及工频反相型式试验。     

发电机断路器T100a试验方法比对研究及试验实施

发电机断路器作为发电厂的一个关键设备,投入使用前对其进行标准的型式试验考核非常重要,由于其特殊的工况,标准规定的试验方法也比较特殊。其中T100a试验是发电机断路器最关键、也最难通过的试验项目之一,目前国内发电机断路器制造厂家试验一般依据国家标准GB/T 14824—2008《高压交流发电机断路器》,新的IEC 62271-37-013《交流发电机断路器》标准也即将颁布,其中对于T100a(非对称电流开断能力)试验的规定与国家标准GB/T 14824—2008《高压交流发电机断路器》不同。文中针对两套标准T100a试验方法的不同点进行了对比研究,认为IEC 62271-37-013标准的规定相对来说与实际运行工况更具等价性,并按IEC 62271-37-013标准的要求,结合西高院的现实条件,采用并机合成试验法对24 kV、160 kA发电机断路器实施了T100a试验。     

作者荅复

<正> 首先感谢彭文达同志极其仔细地阅读了拙文“关于直接试验和合成试验等价性的一些问题”,并对计算合成回路参数的原则及其论证提出了意见。在未谈具体问题前,想再强调一下拙文论述的范围。文中所论述的范围,是断路器和试验回路间的相互作用阶段中作用于断路器上的暂态恢复电压,非后续的工频恢复电压,而且是研究带有弧后电流的热开断极限。其目的是寻求按IEC标准确定的合成回路和直接试验回路在这一阶段可能存在的等价性方面的差别,确定合     

高海拔微型断路器分断性能的数值仿真分析及应用

高海拔环境下,以空气为灭弧介质的微型断路器分断性能下降,发生短路故障时大电流对电力系统和设备本体的危害加大。为分析分断过程中的环境作用规律并开展优化设计,文中依据高海拔环境下电弧电压的变化规律将分断过程划分为四个阶段,推导出相应的电弧电压电流数值方程,分析不同预期分断电流、合闸相角、气压和电弧电压对分断过程的影响,求解数值方程得到断路器在不同条件下的电弧电流电压波形,并开展不同电流、合闸相角下的分断试验验证,得出随着分断增大,断路器分断性能考核最严格合闸相角明显改变,再在该相角下分析气压下降时的电弧电压和大电流危害表征量的变化规律,综合考虑灭弧能量和焦耳积分增加值得到高海拔环境下大电流危害增加百分数,得出低气压下断路器分断性能明显劣化,并开展断路器优化设计,数值计算其电弧参量并试验验证优化设计后的大电流危害下降程,得出优化设计后大电流危害表征量降低至低海拔地区的相应值,所提数值仿真方法实用有效。     

断口的操作冲击—工频电压联合试验方法的研究

500千伏SF_6断路器进行操作冲击——工频电压联合试验时,采用在工频侧对地并联电容器的方法,使断口上实际承受的电压提高,从而使试验条件满足了IEC56—4(1975)《高压交流断路器》的要求。作者在试验分析的基础上,得到了确定并联电容值的计算公式,文中也介绍了它们的使用方法。这些公式不仅简单实用,而且可靠,通过实测证明,按它们求得的计算值与测得的结果基本一致。     

基于电流零点直流分量的中压断路器T100a试验TRV参数计算

电力系统中高压交流断路器开断非对称短路电流后,电流过零点的直流分量控制着随后的暂态恢复电压(TRV),国家标准《GB 1984—2014高压交流断路器》附录P给出了应用电流零点直流分量的首开极TRV参数的计算方法。大容量试验站在进行中压断路器非对称短路开断试验(T100a)时,通常为三相直接试验,首开极系数为1.5,且TRV具有两参数特征。文中在分析与讨论《GB 1984—2014高压交流断路器》的基础上,研究了满足标准规定的T100a试验时3次有效操作中首开大半波和延长大半波情况下,首开极与晚开极电流零点直流分量的计算方法,进一步来计算TRV的峰值uc。研究内容对首开大半波和延长大半波的预期TRV参数计算提供了理论依据和参考。     

基于两电平电压源合成试验方法的混合式直流断路器开断过程仿真研究

直流断路器在研究过程中需要试验测试为设计提供参考,在其制造完成后则需要进行型式试验验证其可靠性。文中以15 kV电压等级的负压耦合型混合式直流断路器为例,对其短路电流开断过程进行仿真并提取了关键点电应力;阐述了两电平电压源合成试验方法,设计了适用于负压耦合型混合式直流断路器的两电平电压源合成试验回路,并优化了参数选取;将两电平回路下开断过程的仿真结果与开断过程所需的电应力进行对比,证明了两电平电压源合成试验方法可以提供开断过程所需的电压与电流应力,验证了两电平合成试验方法的等效性与可行性。文中研究结果可为高压直流断路器的研究、设计及试验提供参考。     

合成试验方法在高压断路器中的应用与发展现状

合成试验方法在断路器开断能力考核中得到了广泛应用,本文以高压开关的合成试验为研究背景,以国际电工委员会（IEC）和我国关于高压断路器合成试验的相关标准为指导,综述了高压断路器开断与关合试验方法的发展与现状及其在高压开关新产品的研制、开发中的作用。     

国外大容量冲击发电机概况

随着高压断路器电压和开断电流的不断增长,(已经出现765千伏,60000兆伏安断路器,正在研制1200千伏100000兆伏安断路器)断流容量试验只有用合成回路才能满足,而合成回路试验的主要环节是具有一定电压的电流源。电流源可以由网络和冲击发电机提     

独山—河池甲线串补人工短路试验的仿真分析

针对独山—河池甲线串补人工短路试验的金属氧化物可变电阻(metal oxide varistor,MOV)保护动作情况,对串补过电压、断路器断口恢复电压进行了仿真分析。仿真结果表明:MOV大电流保护动作触发间隙满足人工接地试验的要求,MOV吸收的能量和阻尼电阻能耗均在能量吸收水平之内。故障清除过程中,对侧断路器最大恢复电压低于IEC标准允许值,从而满足人工短路试验的要求。     

直流断路器电流开断试验技术与试验回路

随着直流电力技术的不断发展,直流断路器在高、低压直流电网中的重要性日益明显,直流断路器的试验技术与试验回路设计、实施也成为容量试验站研究的热点。文中分别讨论了中低压直流断路器、高压直流断路器的电流开断技术、开断要求,以及开断试验回路的设计、实施和试验技术。所设计的中低压直流断路器电流开断试验回路一期调试结果为额定电压2 kV、额定短路电流82.6 kA/峰值126.2 kA,完全满足1.8 kV/80 kA直流断路器的试验需求,此外根据设备参数理论上的试验容量可以满足额定参数4 kV/125 kA直流断路器的试验需求。进一步讨论了高压直流断路器电流开断的合成和直接试验回路,并给出了以直接试验回路进行试验时的典型试验结果。文中的研究内容为大容量试验站进行中低压和高压直流断路器电流开断试验回路设计和试验实施具有一定的参考价值。     

基于短路发电机系统的MMC型电压源换流器短路电流试验方法研究

作为构建智能电网的关键技术—基于电压源换流器(voltage sourced converter,VSC)的柔性高压直流输电技术在中国已经得到广泛应用:±350 kV鲁西异步联网柔性高压直流输电工程建成投运,±500 kV张北可再生能源柔性高压直流电网示范工程开工建设,±800 kV乌东德—广东高压直流输电工程进入工程实施阶段。作为电压源换流器VSC的一种典型结构形式,模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)是目前成熟应用于柔性高压直流输电工程最主要的换流装置,其性能直接影响柔性直流输电工程安全可靠运行。型式试验是考核换流器性能能否满足柔性高压直流输电工程运行要求不可或缺的重要手段,短路电流试验作为型式试验最为重要试验项目之一,主要考核换流器耐受短路电流的能力。文中研究了利用短路发电机作为大电流源实施MMC型电压源换流器短路电流试验的试验方法,搭建了试验回路,实施了柔性直流输电工程用MMC型电压源换流器短路电流试验,试验结果完全符合IEC 62501:2014和GB/T33348—2016标准要求,为考核柔性高压直流输电工程用MMC型电压源换流器短路电流耐受能力提供了等效试验手段,具有较强的工程指导意义。