真空断路器开断35kV并联电抗器的三相建模仿真与过电压抑制研究

为探究真空断路器开断35 kV并联电抗器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断感性小电流的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,利用Fortran语言在MODELS模块中编写控制程序,建立40.5 kV真空断路器开断时电弧重燃三相模型,搭建了真空断路器开断35 kV并联电抗器三相仿真电路并考虑了断路器、三芯电缆三相间的寄生参数。在研究回路无任何保护情况下,断路器负载侧相间电压达到235 kV(7.1 p.u.),对地电压达到145 kV(4.4 p.u.)。仿真结果表明:三相多次重燃和"虚拟截流"现象是此类事故的主要原因。最后提出几点抑制开断并联电抗器时产生过电压的措施。     

风电场电缆集电网操作过电压的模拟试验和暂态分析

为了解决大型风力发电场中压电缆集电网系统的暂态过电压防护及绝缘配合问题以提高风电场运行的安全可靠性,搭建了风力发电场中压电缆集电网系统的实验室模拟试验平台,并建立了相应的电磁暂态分析模型,研究了真空断路器的操作在风电场中压电缆集电网系统中产生的暂态过电压的特性。采用永磁操作真空断路器的选相位技术来测量最大操作过电压水平,得到了操作过电压水平与电缆长度、感性负载和断路器动作相角的密切关系。模拟试验结果表明,短电缆和大感性负载时开断断路器会产生最高的过电压,真空断路器发生重燃现象时过电压标幺值可达5。模拟200 MW风电场的暂态仿真分析表明,重合闸操作可产生最高2.4的过电压标幺值。     

40.5kV真空断路器分闸并联电抗器重燃过电压及抑制方法

40.5 kV真空断路器分闸并联电抗器时,极易出现截流和电弧复燃,由此产生的重燃过电压会危害系统设备绝缘,危及电网安全稳定运行。为分析重燃过电压的特性及危害,文中考虑分闸过程中真空断路器触头之间的燃弧特性,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC构建了准确的真空断路器的三相分闸重燃模型及开断并联电抗器的220 kV变电站系统仿真模型,分析了真空断路器分闸初相角和介质绝缘恢复速度对重燃过电压的影响。文中提出了避雷器和阻容吸收器、以及避雷器和铁氧体磁环两种过电压协同防护方案,与避雷器、阻容吸收器和铁氧体磁环单独使用时对重燃过电压的抑制效果进行了对比,并分析了不同安装位置下的抑制效果,验证了文中所提出的避雷器和阻容吸收器以及避雷器和铁氧体磁环两种协同防护重燃过电压方案的有效性。文中的研究成果为并联电抗器的投切和抑制方面的实际应用提供了理论支撑。     

12kV真空断路器开断并联电抗器过电压抑制

为探明低电压等级真空电路器开断并联电抗器过电压的产生机理,分析了真空断路器开断电抗器的研究现状,经过理论分析和仿真研究,并对挂网运行的某12kV真空断路器开断并联电抗器进行了多次试验研究,利用ATP-EMTP搭建基于电弧重燃特性的真空断路器模块,并搭建真空断路器开断并联电抗器三相仿真模型。仿真结果和现场试验结果基本一致,得出:12kV真空断路器开断并联电抗器时,首开相重燃并产生高频电流,经三相间耦合导致后开相也产生高频电流,但并未导致后开相高频截流。首开相重燃造成电抗器侧首开相产生严重过电压,达到60kV(7.0 p.u),后开两相未发生重燃,过电压幅值较小。最后,提出基于相控断路器开断电抗器,可有效降低过电压幅值,避免或减小断路器重燃几率。     

12kV真空断路器开断并联电抗器电弧重燃三相建模

在一定的系统条件下真空断路器开断10 k V并联电抗器时,触头间隙可能会产生连续的电弧重燃与熄灭现象,形成危险的过电压。为搭建准确的真空开关仿真模型,以复现断路器的分闸重燃基本特性,简单综述了真空开关仿真模型的研究现状,总结出现有研究的不足。为了消除现有仿真模型的不足,在运行电网上对一种型号的12 k V真空断路器开断并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,得到其断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,利用ATPEMTP搭建了真空断路器分闸电弧重燃模块。考虑电缆三相间的寄生参数,在ATP中搭建了真空断路器开断并联电抗器三相仿真模型,并对现场试验进行了仿真计算,仿真结果与试验结果大致相符。     

变电站投切电容器组过电压研究

投切补偿电容器组电力系统最常发生的内部过电压,以贵州某变电站为原型,建立了仿真计算模型。操作过电压仿真研究中,断路器模型起着关键性作用,在分析了真空断路器开断时交流电弧物理过程的基础上建立了断路器的仿真模型,大大提高了仿真精度。仿真计算结果表明：投、切电容器组过程中电容器上承受的过电压幅值较小,不会对电容器造成威胁,但会在电容器入口端产生较高的对地过电压;在切除电容器组过程中发生断路器两相重燃时,由于断路器相间电压较高,将会在重燃相产生上千安的涌流,对电容器组的通流能力要求较高。     

真空断路器操作过电压的防范

真空断路器具有灭弧电压低、灭弧能力强、分断速度快、开断容量大、使用寿命长、适应频繁操作等特点。已在电力、冶金、化工等领域广泛应用。但真空断路器在开断过程中会产生过电压,若在运行中使用不当,也会造成断路器爆炸等事故,给安全生产带来重大影响。1 过电压产生的机理1.1 截流过电压 真空断路器在开断负载设备时,会在电流过零前提前熄弧,产生截流现象,即di/dt→ ,于是在负载设备上将感应出相应的截流过电压,即幅值与断路器的截流水平和负载特性有关。在同样负载下断路器的截流值越低,过电压幅值越小。1.2 多次重燃过…     

35 kV并联补偿电容器组继电保护动作时过电压的分析及防护

为探究继电保护动作时,真空断路器开断35 kV并联电容器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断电容器组的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,搭建了真空断路器投切35 kV电容器组的三相电路并考虑了三芯电缆、断路器三相间的耦合参数。模拟了继电保护动作时,真空断路器快速合—分闸电容器组的操作,并仿真了首开相重燃、两相同时重燃、母线对地电容瞬间变化等因素对投切电容器组过电压的影响。仿真结果表明:继电保护动作,母线对地电容发生瞬间性变化导致"虚拟截流"现象以及多相重燃是事故的主要原因。最后提出几点开断并联电容器过电压的抑制措施。     

真空断路器切除电容器组的两相重燃仿真

真空断路器在切除电容器组等容性负载时,断路器的介质恢复强度不能承受恢复电压的作用,将会导致触头之间电孤重燃,在负载上产生严重的过电压.研究了重燃过电压的特性,参考典型220 kV变电站的电气接线及设备参数,应用PSCAD软件对真空断路器切除并联电容器组时导致两相重燃的过程进行了仿真.对过电压的最严重情况进行计算,仿真结...     

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。     

厂用6 kV系统过电压分析与限制措施

由于真空断路器的灭弧室有独特的灭弧能力,在开断变压器、高压电动机等感性负荷时,因电弧电流在过零点之前就被强行截断,而产生截流过电压,威胁电网的固体绝缘。介绍了北京京能热电股份公司由此导致的多条6 kV交联聚乙烯电缆绝缘损坏,并针对真空断路器的操作过电压采取了有效的限制。     

真空断路器切除电容器组导致两相重燃的EMTP建模

断路器介质恢复强度不能耐受恢复电压的作用,会导致电弧重燃,产生很高的重燃电压。笔者应用EMTP对真空断路器切除并联电容器组导致两相重燃过程进行建模,并以广东电网某典型220 kV变电站为研究实例。仿真计算了重燃过电压最严重的工况,对比理论分析值,仿真结果真实可信。     

并联电容器组分闸重燃过电压仿真

并联电容器广泛应用于电网的无功补偿,但由于频繁操作并联电容器导致的操作过电压会损坏绝缘设备,影响电网运行可靠性.并联电容器的操作过电压主要指分闸重燃过电压,合闸时一般不会产生威胁电容器绝缘的过电压.通过分析重燃过电压产生的原因,提出了通过增加一套常闭断路器来模拟开断并联电容器组时重燃过电压的仿真模型.利用所提出的仿真模...     

真空断路器开断并联电抗器过电压抑制措施

真空断路器开断并联电抗器过程中,因截流、重燃会出现幅值、频率极高的过电压。为真实地再现分闸过电压,依托重庆云阳站现场实测的断路器电压、电流数据,同时考虑了截流值、介质动态绝缘强度和高频熄弧能力3个因素,在ATP-EMTP中搭建了更加精确的真空断路器电弧重燃模型,并以此为基础讨论合理的抑制措施。仿真中采用了避雷器、阻容吸收器和延长电缆3种过电压抑制措施。仿真结果表明,电缆长度对过电压抑制效果并不显著,避雷器与阻容吸收器的型号、安装数量和位置对抑制效果存在影响。结合仿真与实际,最后提出最佳抑制方案,即在站用变和电抗器处电缆末端均安装伏安特性曲线较低的避雷器,可以将两处最大分闸过电压分别限制在3.44 pu和3.67pu。     

无功补偿装置断路器重燃过电压分析及其保护措施

针对35kV真空断路器开断无功补偿装置时发生重燃的实际情况,分析了其电弧重燃产生过电压的机理。根据国内现行的相关标准,提出了在电容器组电源侧加装氧化锌避雷器MOA的保护措施,并应用ATP软件对实施保护前后的过电压值进行了仿真计算,结果表明此措施达到了良好的限压效果。     

评价电容器组开关的方法以及限制重燃过电压的措施

本文解释了开断电容器组之断路器的两种评价方法(即三相的实际负载试验和单相等效试验)之间的差别,并指出等效试验应增加的新项目;此外,讨论了IEC规定的冲击耐受电压、操作波耐受电压与重燃过电压之间的关系。如果所采用的断路器有可能重燃的话,则对于一定电压等级的断路器必须提高绝缘水平或者采取措施限制操作过电压;最后介绍了利用阻容(CR)限压器的试验情况,指出这种装置可作为限制重燃过电压的一种措施,本文已给出最佳的CR常数。     

真空断路器开断35 kV并联电抗器过电压及防护方案分析

开断35 kV并联电抗器时频繁出现操作过电压事故,主要原因是真空断路器在开断过程中的截流和多次重燃效应。为有效避免此类事故的发生,分析了截流、重燃和三相同时开断过电压的机理,采用ATP-EMTP建立了开断35 kV并联电抗器的电磁暂态模型。仿真结果表明,避雷器只能对过电压幅值进行限制,不能改变过电压的振荡频率,RC阻容吸收器能够改变高频振荡回路,降低过电压波头陡度和振荡频率,抑制真空断路器截流和多次重燃的发生。目前在35 kV母线和并抗侧安装三相星形避雷器的防护方案无法有效限制相间过电压,三相组合式避雷器能够对相间过电压起到限制作用,RC阻容吸收器的限制效果更好。针对该220 kV变电站,推荐在变电站35 kV母线侧安装三相组合式避雷器,在并联电抗器侧安装三相组合式避雷器或RC阻容吸收器。     

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。     

6 kV高压真空接触器故障原因及技术改进

随着国产高压真空接触器的出现,SN10-10高压少油断路器逐渐被取代.高压真空接触器开断速度快,可频繁操作,能够适应高压电动机的频繁启停,机械寿命长,不易形成电弧重燃,不仅限制了系统操作过电压,而且触头不易被电弧烧伤,也不会有其他的介质泄漏.高压真空接触器的检修维护量小,使用寿命长,是高压少油断路器及其他真空断路器无法比拟的优点.……     

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。