真空继路器及其操作过电压

真空断路器开断高压电动机或空载变压器时要产生过电压,为了保护电动机和变压器的绝缘,对真空断路器操作过电压进行分析,进而采取一定措施限制真空断路器的操作过电压。     

真空断路器电磁瞬态仿真模型的研究与应用

由于真空断路器具有优良的开断和绝缘恢复性能，因此，可用来开断由于电弧不稳定而产生的高频电流。在一定的电网奈件下，在开断高频电流的过程中可能引起多次重燃和严重的过电压。本文的主要目的是用PSCAD建立真空断路器模型来展现断路器的真实特性。这个模型融合了燃弧时间、截流，介质恢复强度及断路器的熄弧能力等所有本质特性。采用开断实用的电炉用变压器来检验本文所开发的三相真空断路器的模型。并提供了检验结果。     

基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的混合断路器

论述了基于真空灭弧室和SF6灭弧室串联的混合断路器开断能力提高的原理,分析了混合断路器两灭弧室的介质恢复过程。结合混合断路器开断能力提高的机理提出了混合断路器对其操动控制机构的要求,设计了一种基于真空灭弧室与SF6灭弧室串联的光控模块式混合断路器实验模型。实验模型能满足分析混合断路器中真空灭弧室与SF6灭弧室在不同时刻协同动作开断容量增益特性的要求,其协同动作时间分散性在微秒级。实验对比了SF6断路器与基于相同SF6灭弧室串联真空灭弧室的混合断路器短路电流开断能力,证明在不增加SF6气体使用量的前提下,混合断路器具有比SF6断路器更加优越的开断能力。     

SF6断路器空载介质恢复特性数值模拟中的耦合计算方法

SF6高压断路器空载下介质恢复特性的数值模拟取决于液压操动机构的输出动力特性、开断过程中灭弧室内气流场的分布以及电场总分布.传统方法对介质恢复特性的数值模拟是先分别对上述三部分进行数值计算,然后根据三部分的数值计算结果计算介质恢复特性.本文以介质强度的计算为纽带,将三者联系起来,首先建立了对介质恢复特性进行数值模拟的耦合方程,然后在液压机构操动力的驱动下,对每一行程步距通过耦合方程,计算每一步距下的液压操动机构的输出特性、灭弧室内气流场与电场的分布及介质恢复强度,最后求得全行程下的介质强度恢复特性.通过空载开断过电压的校核,证明所求得的介质恢复特性满足对该断路器空载开断能力的要求.     

新型强迫换流型限流断路器真空介质强度的恢复特性

为了保证新型强迫换流型真空直流限流断路器关断短路电流的可靠性,对该型断路器分断过程的真空介质恢复特性进行研究。设计了与断路器关断过程等效的介质恢复试验方案,通过等效试验结果和理论推演公式的拟合,得到了新型强迫换流型限流断路器真空灭弧室触头打开过程的动态介质强度恢复规律。研究结果表明:减小燃弧能量、提高触头运动速度可提高真空灭弧室介质的临界击穿电压;综合考虑燃弧时间与燃弧能量及触头开距的关系,随着燃弧时间的增加,真空灭弧室临界击穿电压先减小后增大。所得介质恢复规律可以作为新型断路器优化设计的参考依据。     

126kV真空断路器操作过电压测试

文中介绍了126 kV单断口真空断路器的操作过电压现场测试结果。首先,确定断路器应用场所并设计了过电压测试方案;然后,测试真空断路器和SF6断路器切合变压器的操作过电压并进行对比;最后,测试真空断路器切合空载线路操作过电压。通过测试,真空断路器和SF6断路器切合变压器的操作过电压水平基本接近,切合空载变压器时无过电压,而带载变压器操作过电压可达1.46倍;真空断路器切合空载变压器的过电压分别可达1.34倍和1.25倍。     

40.5kV真空断路器灭弧室内的暂态电场计算

计算了40.5kV真空断路器开断空载变压器时由复燃和截流引起的暂态过电压.通过离散的傅里叶变换获得暂态过电压的三个主要频率分量,以此作为真空断路器的边界条件,首次对真空断路器灭弧室内的暂态电场采用有限元方法进行了计算.给出了灭弧室内的暂态电场分布,电场强度的最大值、发生时间及典型位置的电场强度随时间变化的曲线.讨论了暂态电场的一些特征,为真空断路器的绝缘设计提供参考.     

影响真空断路器截流值因素的研究

在真空断路开断感性小电流中，由于电路的利索真空灭弧过程的相互作用会产生截流过电压，本文主要对影响真空断路器截流值的因素进行研究，文中提出不但要对真空灭弧室进行深入研究，同时要从整机运动参数进行优化，方能使真空断路器在充分发挥其开断性能的同时减小截流值。     

126kV真空断路器过电压仿真和保护技术研究

为保证126 kV单断口真空断路器挂网运行和操作过电压测试的安全,进行了断路器的操作过电压仿真计算和过电压保护研究。首先,确定断路器运行方式和建模数据;然后,EMTP建模仿真计算切合变压器和空载线路的操作过电压,并与变压器操作过电压的实际测试结果对比分析;最后,根据仿真计算提出过电压保护方案。结果表明,126 kV真空断路器的操作过电压较高,切空载变压器的过电压值低,不需要采取过电压保护措施,切负载变压器的过电压程度较高,应采取过电压保护措施,与现场测试结果一致;空载线路中由于110 kV母线安装有避雷器保护,过电压损坏架空线路程度低;金属氧化物避雷器可有效限制126 kV真空断路器的操作过电压。     

高压SF_6断路器介质绝缘强度恢复机理研究

高压SF_6断路器弧后介质恢复特性机理研究是断路器设计制造的基础性科学问题,对断路器开断、压气、绝缘等性能具有重要影响。该文基于库伦碰撞能量平衡方程与双温度电离平衡方程建立介质绝缘强度恢复数学模型,充分考虑双温度条件下电子与重粒子间的能量传递数学关系,动态表征带电粒子的电离与附着过程。通过对数学模型的求解,给出不同电场、压强下的电子温度和密度变化曲线,求解不同工况下的击穿场强值。针对126kV SF6断路器数值计算介质恢复过程中的粒子变化与击穿电压值,分析断路器压气过程对介质恢复过程的影响,给出开断速度对介质恢复机理的作用规律。搭建断路器空载介质恢复特性动态击穿过程试验电路,测量开断过程不同开距下的击穿电压值。通过对计算结果的分析可以看出,该文提出的介质恢复数学模型计算结果与试验结果相近,流注理论计算结果要大于试验结果。充分分析开断速度对断路器开断介质恢复特性的影响可以看出,开断速度选择9.62m/s符合断路器开断要求。     

真空断路器的过电压保护

真空断路器的操作过电压严重威胁电力系统和设备的安全.对真空断路器操作过电压的产生及特点进行了分析,对真空断路器的过电压保护提出了解决方案.     

真空断路器操作过电压及防护

真空断路器在操作过程中易出现过电压的现象,所产生的过电压幅值可达到额定工作值的3~5倍甚至更高,在切合过程中因其产生的过电压常常使得变压器、电动机等电力设备被烧毁,严重影响了电力系统的安全运行。文章分析了真空断路器在操作时产生的各种过电压,提出了抑制过电压的必要措施。     

真空断路器开断并联电抗器过电压试验研究

针对国内35kV与20kV系统真空断路器开断并联电抗器系统事故多发情况,开展35kV系统工况下的现场试验,分析了开断后的暂态过程及过电压的机理,并在实验室进行了20kV系统真空断路器在额定电流下投切电抗器的截流试验,研究截流值和过电压规律。结果表明:截流过电压幅值远小于重燃过电压,多次重燃过电压是真空断路器开断并联电抗器频繁出现高过电压的主要原因;在系统典型额定工况下,300A负载电流下的截流值比100A负载电流下小,真空断路器的截流值随着开断电流的增大而减小的理论在系统额定电流下同样成立。     

电抗器过电压吸收装置应用分析

针对变电站电抗器投切过程中易产生过电压,导致真空断路器爆炸、烧毁等问题,分析了投切电抗器时过电压产生的机理及常规治理措施的不足。提出通过在电抗器加装过电压吸收装置,达到限制过电压水平、减少过电压对真空断路器冲击的目的。在锡林郭勒电业局220 kV高力罕变电站串联电抗器及220 kV玉龙变电站并联电抗器加装过电压吸收装置后,有效降低了电抗器投切时的过电压水平。     

新型电容器组过电压保护器的现场试验研究

由于真空断路器在合闸过程中可能出现断口预击穿、合闸弹跳、合闸不同期等问题,而分闸过程中可能会出现单相、两相重燃、截流等问题。这些问题都会在真空断路器投切电容器组过程中产生严重的过电压。目前电容器组过电压保护通常采用的金属氧化物避雷器的I型接线并不能完全有效的限制真空断路器因上述问题而产生的过电压。为此设计出新型电容器组过电压保护器,与电容器组串联电抗器并联安装,并进行了现场投切电容器组试验。试验结果表明,对电容器组投切过程中因异常工况所造成的过电压确实起到了限制作用,特别是明显降低了电容器组切除过程中因截流和两相重燃所产生的较高的极间过电压,过电压保护器还可吸收因开关断口预击穿所产生的快波前过电压的能量。过电压保护器的安装,对系统内其它电容器组投切所产生的过电压也有抑制作用。     

黑启动过程中空载变压器合闸过电压及其限制措施

空载变压器合闸时可能产生的幅值较高、持续时间较长的谐振过电压会导致避雷器吸收能量过大而损坏。研究黑启动电源通过升压变压器带空载长线路,在空载变压器合闸时导致的过电压情况,并提出了限制合闸过电压的措施。结论为：不采取措施下进行空载变压器合闸,在绝大多数情况下金属氧化物避雷器（MOA）吸收能量超过避雷器自身的能耗允许水平;若500 kV主变压器合闸前第三绕组带上一定容量的低压电抗器,可以有效地降低空载变压器合闸过电压水平及MOA吸收能量;加载地区负荷和在主变压器断路器安装选相合闸装置对抑制空载变压器合闸过电压的效果明显。     

SF_6断路器投切500kV空载变压器试验分析

介绍了某变电站 5 0 0kV系统调试中进行的 5 0 0kV空载变压器投切试验 ,对投切空载变压器过程中所测录到的分闸过电压及励磁涌流等暂态数据作了分析。     

变压器与并联电容器的铁磁谐振分析

当变压器空载或轻载运行时,线路发生断线故障或断路器非同期合闸,可能造成并联电容器组与变压器铁芯线圈发生铁磁谐振。以系统发生单相断线故障为例,推导出谐振时电网电压与并联电容器的谐振条件表达式。通过分析谐振时并联电容器组与变压器铁芯线圈伏安特性,给出并联电容器与变压器产生铁磁谐振的机理和特点,并提出了有效抑制铁磁谐振发生的具体措施。仿真结果验证了理论分析与抑制方法的正确性。     

电容器同期合闸与变压器的铁磁谐振分析

并联电容器组进行无功补偿时,由于断路器开关投切方式不当,可能造成并联电容器组与变压器铁芯线圈发生铁磁谐振。文章通过断路器同期合闸时的系统发生过电压现象,对谐振时并联电容器组与变压器铁芯线圈伏安特性进行分析,给出并联电容器与变压器产生铁磁谐振的机理和特点,并提出了有效抑制铁磁谐振发生的具体措施。仿真结果验证了理论分析与抑制方法的正确性。     

断路器暂态模型及参数对VFTO影响的仿真分析

气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)设备模型的选取是快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)仿真计算的关键,断路器作为GIS主要的电气设备,其模型及参数的选取必然会影响VFTO的仿真结果.为此文中利用EMTP-ATP软件对1 100 kV变电站进行建模,建立了考虑断路器结构的暂态仿真模型,分析断路器结构参数对VFTO的影响.结果表明,合闸电阻对VFFO的幅值具有明显的抑制作用;随着断路器并联电容的增大系统中VFTO幅值呈减小趋势,主要频率和频率幅值减小;断路器对地电容变化对不同节点处VFTO的影响程度不同;空载母线变化对母线端部和断路器处的VFT0影响最大.