直流叠加操作冲击试验的研究

本文介绍了直流电压叠加操作冲击电压空气间隙的击穿特性试验和试验结果,提出了试验回路中各保护元件的选择原则。在直流电压较低的情况下,棒—板间隙的正极他直流电压与正极性操作冲击电压相叠加的复合击穿电压仍高于单纯的正极性操作波的击穿电压。     

500kV串联补偿装置自触发及主间隙放电分散性研究

500kV串联补偿装置火花间隙因干扰因素影响在低于整定值时会发生自触发,引起串补旁路。文中采用ANSYS软件建立了串联补偿装置主间隙三维空间模型,计算分析了不同间距下主间隙空间电场及场强分布,搭建了主间隙工频放电特性模拟试验平台,开展了主间隙的放电分散性试验。仿真结果表明主间隙电场为稍不均匀电场,不均匀度很小。试验结果表明主间隙间距在[55 mm,70 mm]之间放电分散性较小,放电间隙的放电电压平均值与整定值相当,且远大于历次自触发的放电电压最大值,放电分散性自击穿的可能性较小。     

高海拔地区500kV输电线路用复合绝缘子与并联间隙的绝缘配合

为丰富并联间隙用于在高海拔环境下500kV电压等级线路的绝缘配合研究,在2 100m海拔下对不同结构的500kV输电线路复合绝缘子用并联间隙进行了冲击击穿特性试验,并比较了不同结构并联间隙冲击击穿特性的差异。同时,根据雷电冲击试验和操作冲击结果,参考绝缘子串与并联间隙的绝缘配合原则,得到了合适的并联间隙间距。研究结果表明:3 780mm棒形并联间隙、3 780mm环形并联间隙2种并联间隙适合2 100m海拔的500kV线路工程运用,可满足保护绝缘子及线路绝缘的双重要求。研究结论可为并联间隙的工程设计提供支持。     

预电离开关触发间隙击穿时延特性

为了研究预电离开关触发间隙在是否叠加主间隙电场时的击穿时延特性,采用基于气体放电流体模型和有限容积法的二维程序对氮气中气压0.1～0.7MPa、电极间距0.5mm和1mm、间隙上脉冲电压上升速率与气压的比值d(u/p)/dt等于0.8 kV/(ns·MPa)和0.4 kV/(ns·MPa)、主间隙与触发间隙之间分压比不同时叠加主间隙径向电场下触发间隙的击穿过程进行模拟并对比实验数据。结果表明,由于d(u/p)/dt影响间隙中的平均归一化电场Eav/p的变化过程,d(Eav/p)/dt值确定时,气压、初始电子产生的时刻和电极间距等是影响间隙击穿时延的主要因素。叠加主间隙径向电场会增强触发间隙中的空间电场并加快电子崩的发展过程,但也会使电子沿径向漂移,导致击穿时延增长。为削弱叠加径向电场的影响,可以减小分压比、增大d(u/p)/dt和阳极直径。     

100kV单级冲击电压发生器的研制

冲击电压试验系统是研究纳米复合材料电击穿性能的前提,冲击电压发生器是试验系统的核心装置.一般来说,多级超高压冲击电压发生器的放电电压高于1 000 kV,进行局部放电的小型脉冲发生器的放电电压低于10 kV,而纳米复合材料击穿电压大约在100 kV.因此,为适应高压设备投运前试验需求,研制了100 kV低储能单级冲击发生器,介绍了其工作原理.通过仿真计算,确定了冲击低压发生器主回路元件参数.经实测,该单级冲击发生器能够满足标准雷电波要求.     

用于串补的激光触发与电脉冲触发火花间隙对比实验研究

目前串补电容常采用电脉冲触发火花间隙作为其快速旁路保护,实现这种触发方式的难点在于确保整个触发装置与高压端的电气隔离。为解决此问题,研制了一种激光触发火花间隙,对其进行了自击穿和触发击穿测试,通过实验比较了相同形状尺寸的激光触发火花间隙与电脉冲触发火花间隙在不同极性、不同间隙距离下的触发击穿电压,并对2种火花间隙的放电机理进行了初步分析。实验结果表明:激光触发火花间隙的最小可靠触发击穿电压在自击穿电压的26%~48%之间;电脉冲触发火花间隙的最小可靠触发击穿电压在自击穿电压的43%~64%之间;两种火花间隙正极性下的最小可靠触发击穿电压均低于负极性下的最小可靠击穿电压。     

多间隙气体放电管研究及其应用

为了解决气体间隙放电在雷电防护应用中存在击穿电压高、工频续流大的问题,通过对汤森理论与帕森定律的分析,设计了一种多间隙气体放电管,并在帕森定律的基础上提出了单个间隙击穿电压乘以系数β(β1)为多间隙气体放电管的击穿电压。采用模拟雷电流对多间隙气体放电管做冲击试验,结合气体放电理论与试验结果分析得出:与相同材料及极间距的传统气体放电管相比,多间隙气体放电管的击穿电压为其1/5左右,响应时延可缩短至200ns左右,残压上升陡度最大可减小0.3k V/μs;多间隙气体放电管在一定的雷电流范围内能够减少甚至消除工频续流,具有一定的实用价值。     

并联间隙在云南高海拔地区配电线路的应用方法

在绝缘子串旁加装并联的保护间隙是"疏导式"防雷保护的典型措施,而在高海拔地区绝缘子串与并联间隙的雷电冲击绝缘配合需要重新试验。在昆明地区进行了负极性标准雷电冲击电压下PS15/500支柱式绝缘子及其并联的可调式保护间隙的雷电冲击特性试验,采用正态概率分布的方法得到了对应击穿概率的放电电压,从击穿概率的角度进行了绝缘配合设计,得到了并联间隙最佳的绝缘配合间距,为并联间隙在高海拔地区的应用提供了数据参考和方法基础。     

三电极合成射流激励器电极布局与电源系统的匹配特性

为了有效增加合成射流激励器的放电强度,提高放电稳定性,使用直流电源和不同类型的触发电源,对三电极合成射流激励器的放电特性进行研究,提出了设计准则,优化了电极布局。结果表明:触发电源脉冲电压的上升时间对触发特性有重要的影响。纳秒触发源电压上升时间与击穿延迟时间相近,可促使2个放电通道同时形成,实现同时击穿;微秒触发源配合直流激励只能使2个放电通道依次形成,放电模式为依次击穿。三电极合成射流激励器的放电通道长度和稳定放电时放电通道的可调节范围由触发电源与直流电源共同决定。采用纳秒脉冲触发源和较大的直流电压激励时,可显著提高三电极合成射流激励器的最大放电间距和放电稳定性。在4 k V直流激励下微秒脉冲触发形成的最大间距为7.5 mm,而在无直流电压输入时,纳秒脉冲触发形成的最大放电间距已达10 mm。当施加-4 k V直流电压时,纳秒脉冲触发形成的最大放电间距更是达到了17.5 mm。     

±1100 kV特高压直流杆塔间隙放电特性

±1100 kV直流是一个新的电压等级,杆塔间隙距离的选择是保证工程可靠和经济的关键技术之一,我国正在建设的±1100 kV输电线路超过3000 km,并且途经高海拔地区,为解决杆塔间隙放电电压的海拔校正问题,在国内两个不同海拔的试验基地,采用±1100 kV真型尺寸模拟杆塔,进行了空气间隙冲击放电试验,获得了相应的操作冲击、雷电冲击放电电压,并分析了不同海拔下操作冲击和雷电冲击放电电压的分散性;其次,利用典型的棒板间隙操作冲击放电公式,分析了间隙距离6~11 m范围的间隙系数;然后,结合IEC 60071-2规定的海拔校正方法,分析了±1100 kV杆塔操作冲击和雷电冲击的海拔校正系数,并计算得到了操作冲击的电压修正因数m。最后结合昌吉—古泉±1100 kV工程的过电压计算结果,推荐了海拔3000 m及以下地区±1100 kV输电线路直流电压和操作冲击电压所需的最小间隙距离。结果表明:未发现海拔的变化对间隙放电电压的相对标准偏差有明显影响,在1.57 pu操作过电压下,海拔1000 m时,±1100 kV输电线路杆塔操作冲击所需的最小间隙距离为8.9 m,海拔为3000 m时,最小间隙距离为9.8 m。直流电压要求的间隙距离较小,海拔3000 m时为4.2 m。     

通信电源系统智能浪涌保护模块的设计与防护特性

通信电源系统面临着严酷的暂态过电压应力，传统过电压保护器难以兼顾雷电过电压保护水平与长期运行可靠性，其防护失效的问题严重影响通信基站运行的安全可靠性。文中提出了一种由限压型压敏电阻与短路型可控开关组成的智能可控浪涌保护模块的设计理念，通过对直流参考电压、可控比等参数的理论分析与自动能量耦合触发电路的实验研究，研制出了智能过电压防护模块样机，并进行了性能验证实验。浪涌保护模块直流参考电压为2.16 kV，在380 V额定工频电压下运行，其工作的荷电率很低，泄漏电流很小，在标幺值为2(基准值380V)的工频过电压下依然能保持长期的可靠稳定运行。在10 kA范围内(标准8/20雷电流)，浪涌保护模块的冲击残压最大值为1.5 kV，冲击残压与直流参考电压之间的压比约为0.7，远小于常规限压型过电压保护器约1.5的压比。智能浪涌保护模块的过电压保护水平得到了显著的提升，为通信基站的稳定、安全运行提供了有力的保障。     

±800 kV向家坝-上海直流工程换流站绝缘配合

±800 kV向家坝-上海直流输电工程中换流站绝缘配合是直流特高压输电工程的关键技术之一.分析了换流站的避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则和换流站过电压防护的策略,并计算了避雷器的参数与特性,分析了设备的过电压保护和绝缘水平,初步给出了换流站空气间隙的放电电压.这些绝缘配合的数据对换流站设备的选型和制造有指导意义.     

灭弧防雷间隙在35kV线路应用效果分析

气吹灭弧防雷间隙装置能够在输电线路过电压闪络时,在冲击电弧击穿间隙后,能迅速主动地阻断工频续流,有效保护绝缘子串免受雷电击穿或工频电弧的灼烧。实验表明,在高速气体的冲击下,间隙电弧能够快速熄灭。在广西合浦县某35 kV配网架空线路试运行2年,证明该装置安全有效,极大地降低了线路雷击故障率。     

基于Adaboost-SVR预测的直流杆塔间隙操作冲击电压的计算分析

空气间隙的操作冲击放电电压是特高压输电工程杆塔设计的关键参数。气象参数、均压环尺寸、导线形式、绝缘子串型、间隙距离、冲击电压波形参数等因素都会对杆塔空气间隙的操作冲击放电电压产生影响。该文基于±500kV～±1100kV的直流杆塔空气间隙的操作冲击放电电压数据,建立灰狼算法优化的Ada Boost-SVR预测模型。该模型以均压环尺寸、塔身宽度、间隙距离、空气温度、气压和相对湿度作为输入参数,杆塔空气间隙的50%放电电压(U_(50))作为输出参数。采用该文提出的模型,对不同均压环尺寸下的杆塔空气间隙的U_(50)进行计算分析。结果表明,采用上述模型的预测值与试验值基本吻合。最后,采用该预测模型计算了典型气象条件下的±1100k V和±800kV杆塔间隙的U50。该方法可以计算不同气象条件下(包括不同于样本的气象条件)杆塔间隙的50%操作冲击放电电压,为输变电工程空气间隙操作冲击放电电压的预测提供了一种新的思路。     

纳秒快脉冲下气体开关的过电压击穿

纳秒快脉冲过电压击穿方式适合应用于长寿命高同步两电极气体开关.基于过电压击穿型气体开关的工作机制,建立了气体间隙在脉冲过电压击穿模式下击穿电压和时延的统计数学模型,该模型证明电极表面微观场强、间隙气压、初始电流大小、触发电压上升陡度等关键电气参数对间隙击穿分散性有重要影响.提出了纳秒快脉冲下气体开关过电压击穿参数的等效计算方法.实验证明,对于一般工况条件下的石墨电极气体开关,随着气压间距乘积值的增大和脉冲变化梯度超过一定门限值,纳秒快脉冲过电压击穿过程会逐渐由经典流注理论向快电子击穿修正理论过渡.快电子效应导致的电场增强系数在1.2～2.4之间变化.     

东莞变压器中性点保护分析

简要介绍了变压器中性点过电压防护,分电压等级分析介绍几起间隙保护动作跳主变的故障,阐述了非全相运行时孤立不接地变压器中性点的电压偏移,对110kV、220kV主变中性点工频稳态电压升高进行计算、分析,得出了线路保护与变压器中性点过电压保护的配合关系。     

一起高压输电线路直流融冰感应过电压分析

针对500 kV鸭渓—福泉Ⅱ回输电线路的直流融冰遇到的感应过电压问题,进行了理论计算和实测,结论为:此感应过电压是由于并行运行的输电线路的感应电压扰动导致了融冰线路的过电压保护间隙击穿放电所致,可通过变更直流融冰方式或根据整流装置的参数调整间隙距离来解决。     

± 800 kV向家坝—上海直流工程换流站绝缘配合

±800 kV向家坝—上海直流输电工程中换流站绝缘配合是直流特高压输电工程的关键技术之一。分析了换流站的避雷器保护配置方案、绝缘配合的原则和换流站过电压防护的策略，并计算了避雷器的参数与特性，分析了设备的过电压保护和绝缘水平，初步给出了换流站空气间隙的放电电压。这些绝缘配合的数据对换流站设备的选型和制造有指导意义。     

空心阴极浪涌保护间隙放电特性的实验研究

为提高低压配电系统一级过电压防护间隙安全可靠性,设计了基于空心阴极效应的浪涌保护间隙(HC-SPG);测量了在氮气条件下HCSPG的放电电压与工作气压的关系曲线;确定了电压保护水平≤4 kV的HCSPG的工作气压范围。研究表明:在氮气环境中对于间隙距离D和孔径φ均为3 mm时,HCSPG可工作在50~5×104Pa的气压范围。随着D的增大,HCSPG的电压保护水平略有下降;在D、φ均为3 mm和气压p=600 Pa的氮气环境中,HCSPG的直流电压(上升梯度<1 kV/s)保护水平784 V,脉冲电压保护水平2.4 kV,对直流电压和1.2/50μs脉冲电压的响应时间ts分别为25.33和25.4 ns;通流容量经过10/350μs试验,单次电荷转移量Q达到48.26 C,比能量W/R达到2.14 MJ/Ω。研究结果证明了HCSPG应用于低压配电系统一级雷电防护的可行性。     

低抖动大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关

为了发展结构简单、便于维护的大功率气体火花开关,研制了大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关,该开关采用电晕放电均压方式,由9个相同的间隙构成。利用有限元分析方法对9间隙电晕均压气体火花开关的电场进行了分析,发现适合长度的电晕针对开关主间隙的电场影响很小,且加载触发脉冲时可在中间间隙形成了强烈的畸变电场。在理论分析的基础上,开展了开关击穿特性研究,实验结果表明电晕均压有利于提升开关的稳定性,开关自击穿电压分散性降低,自击穿电压略微增大;同时多间隙开关实现了良好的触发导通,在工作电压60～85 kV(工作欠压比56.8%～80%)范围内,开关的击穿延时抖动均小于20 ns,当工作电压达到80 kV以上时,抖动可小于10 ns。文中设计的大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关可用于直线脉冲变压器等脉冲功率系统,使用的基于电场模拟对电极结构进行优化的方法对设计其他类型的开关具有借鉴意义。