弧隙电阻对发电机断路器瞬态恢复电压的影响研究

瞬态恢复电压是发电机断路器的一项重要指标,在开断短路故障时具有决定性意义。弧隙电阻作为发电机断路器开断过程中的内部因素,是否对瞬态恢复电压产生影响并未有人进行过研究。文中利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP计算分析系统开断三相短路故障时,不同弧隙电阻发电机断路器的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV),并研究了弧隙电阻与瞬态恢复电压波形之间联系。仿真结果表明:发电机断路器在开断故障过程中TRV的上升率与弧隙电阻的上升率成正相关关系,通过降低弧隙电阻上升率可以降低TRV的上升率;发电机断路器开断过程中,电流过零后弧隙电阻阻值大的断路器产生的瞬态恢复电压峰值小,提高电流过零后弧隙电阻的阻值可以降低产生的瞬态恢复电压峰值。     

感应电压对断路器瞬态恢复电压特性影响的研究

瞬态恢复电压的幅值和上升率是断路器开断的重要影响因素,文中以特高压示范工程项目为背景,利用电磁仿真软件EMTP-ATP研究在不同故障类型和不同故障位置情况下,线路间的感应电压对断路器瞬态恢复电压参数的影响。仿真结果表明:感应电压的存在使断路器瞬态恢复电压的幅值和上升率都超过了标准规定值,对断路器的开断能力提出新的考验,仿真结果对断路器结构设计具有一定的理论指导作用。     

发电机断路器实时数字仿真建模

通过引入可变电阻模型的方式,实现了电弧电阻模拟电弧电压的思路,在RTDS仿真环境中搭建了发电机断路器模型,并以该模型为基础,搭建了发电机源三相接地故障仿真网络。以具有最大非对称度的某相为例,分别仿真研究了发电机源三相接地故障后,不考虑发电机断路器开断过程中电弧电阻以及故障位置电阻时、仅考虑故障位置电阻时以及仅考虑发电机断路器开断过程中电弧电阻时,该相短路电流变化。最后,利用RTDS/RSCAD的Playback录波回放功能,分析比较了不同状况下的仿真结果,从而得出电弧对发电机断路器电源侧短路电流的影响。仿真结果可作为确定发电机断路器电源侧短路电流开断能力的参考依据。     

近区故障瞬态恢复电压计算与分析

瞬态恢复电压（TRV）是校核断路器开断能力的重要指标,近区故障因其TRV起始部分的上升速率高,电弧难以熄灭。针对Mayr电弧只适用于描述电流过零后高电阻电弧状态,而Cassie模型只适用于描述电流过零前低电阻电弧状态,采用Cassie和Mayr电弧模型串联的形式,对一个最高电压245kV,开断电流50 kA的断路器,利用ATP-EMTP计算了L₇₅和L₉₀近区试验故障的TRV。研究表明,同断路器端部故障比较,开断近区故障对断路器性能要求更高     

多断口直流真空断路器介质恢复强度研究

以126 k V模块化多断口直流真空断路器为研究对象,在连续过渡模型建模中考虑金属蒸气与离子密度的影响,给出中频真空电弧介质恢复动态数学模型;通过对其开断过程的数值仿真,得到断口间鞘层动态变化与介质恢复强度变化关系曲线以及弧后电流、瞬态恢复电压与新阴极表面电场强度分布。采用对比分析方法,研究各断口间瞬态恢复电压分配规律以及弧后介质恢复强度影响因素。研究结果表明:由于线路阻抗产生的瞬态恢复电压等因素使得各断口间开断电压及电弧能量分配不均,某一断口所受电压及电弧能量高于其他断口,金属蒸气初始密度大且弧后电流下降率较大,瞬态恢复电压上升速率更快,鞘层发展速度缓慢,新阴极表面场强较高,易发生重击穿从而导致断路器开断失败。在换流回路中采用较大电容以保证TRV合理分配,进而提高多断口直流真空断路器开断性能。     

基于高耦合分裂电抗器限流装置后灭弧断路器的TRV特性

为解决500 kV电网发展过程中短路电流过大的问题,提出了一种基于高耦合分裂电抗器的限流装置。该装置可有效限制短路电流并提高断路器的开断容量,但存在并联断路器同时开断不同时灭弧时瞬态恢复电压超标的问题。文中首先分析限流装置的结构和开断过程,并利用EMTP仿真软件计算不同条件下后灭弧断路器的瞬态恢复电压,得出限流装置参数对瞬态恢复电压的影响。然后在500 k V工程实例中搭建限流装置的仿真模型,分别在不同故障类型下验证限流装置的可行性。仿真结果表明,选择合适的电抗值和并联电容值可有效降低瞬态恢复电压幅值和上升率,且能够达到预期的短路电流限制效果。     

500kV限流电抗器接入90kA短路电流系统时瞬态恢复电压抑制分析

串联限流电抗器能有效限制500kV系统的短路电流,但其接入系统后会增大断路器开断故障时的瞬态恢复电压陡度,影响断路器正常开断。以广南站500kV/90 k A限流器示范工程为背景,利用电磁暂态仿真软件EMTP研究了不同故障情况下限流电抗器对线路断路器瞬态恢复电压的影响。结果表明,电抗器接入后,广南—顺德甲线距广南站20 km以内区域发生短路故障时,断路器瞬态恢复电压均会超出标准规定值;在限流电抗器上并联600 n F以上电容时,可将断路器瞬态恢复电压限制在标准范围内。     

特高压断路器几种开断试验回路比较

特高压断路器开断试验方法的研究是特高压输电技术发展需要解决的关键问题之一。根据开断过程中的电弧特性,基于Mayr电弧方程理论,建立参数化的PSCAD电弧电阻模型,通过对几种适用于特高压断路器开断试验的合成回路进行系统仿真分析,模拟了直接试验回路、Hitachi四参数试验回路和ABB的EPIC试验回路的开断过程,以直接试验回路为基准,对Hitachi回路和EPIC回路开断前后的电弧过程和恢复电压进行了比较。     

直流断路器与直流故障限流器的匹配研究

快速直流断路器是切除直流电网故障必不可少的设备,而其开断容量难以达到直流电网的要求,通过限流器和断路器的配合能够有效提升断路器的开断能力,从而确保直流电网安全运行。文中在深入开展快速机械断路器的特性的基础上,对断路器与直流限流器的配合问题进行研究:首先,分析机械断路器的开断原理,通过MATLAB/Simulink建立直流断路器电弧特性仿真模型;然后,根据直流电网电压等级、开断电流大小和开断时间等不同要求,研究限流器对断路器开断时间、开断瞬间峰值电压的影响,仿真分析与之相匹配的限流类型及其参数值优化方法;最后,根据超导带材的数学模型,搭建了电阻型超导故障限流器(RSFCL)的仿真模型,用可变电阻模拟超导限流器失超过程的电阻变化,进一步分析限流器对开断过程的影响,上述工作对直流超导限流器的直流电网应用有重要指导意义。     

系统故障参数对真空断路器开断性能影响的建模与仿真研究

建立了基于扩散型真空电弧开断的真空断路器黑盒模型。以电流过零点为界,针对燃弧阶段建立了电弧电压模型,并根据试验数据确定了相关系数;针对弧后介质恢复阶段建立了基于朗缪尔探针理论的弧后电流模型,不同瞬态恢复电压（TRV）上升率对应的仿真结果与试验结果一致。基于所建立的模型,采用不同的方法评估了短路电流直流分量造成的真空断路器等效开断能力下降倍数,结果表明：燃弧能量法进行评估时最苛刻,转移电荷法次之,电流有效值法最轻。采用弧后电导表征真空断路器的弧后介质恢复程度,结果表明：TRV上升率主要影响弧后1.5 μs以后的介质恢复速率,而过零前短路电流下降率仅影响初始弧后介质恢复速率。最后给出了部分系统故障参数对真空断路器开断性能的影响规律。     

真空断路器瞬态恢复电压与弧后电流相互作用仿真研究

为进一步理解真空断路器开断过程中的电流零区现象,仿真分析了真空断路器开断短路故障和切除电容器组时瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)和弧后电流的相互作用。在PSCAD/EMTDC中建立了基于Langmuir探针理论的真空断路器弧后电流仿真模型,仿真结果和试验结果相符,验证了模型有效性。仿真结果表明:开断短路故障时,是否考虑弧后电流对TRV没有明显的影响,弧后电流大小则与TRV上升率成正比;切除电容器组时,弧后电流对起始TRV有显著影响,但对工频恢复电压没有影响。此外,短路类型、短路点位置、短路合闸相角、系统等效电感、电容等网络参数对TRV和弧后电流也有很大影响。研究成果有助于分析不同工况下真空断路器面临的开断考验。     

运行与检修问答?

<正> [问]110kV单断口SF_6断路器为什么要在断口间加并联电容器? (答)断路器开断近区故障时,会遇上上升速率极高的瞬态恢复电压可能使断流能力下降。采用在断口间并联一支电容量足够大的电容器,可以降低开断近区故障过程中瞬态恢复电压的幅值和上升速率,从而避免了电弧隙间热击穿的发生。并联电容器的电容量越大,这种效果就越明显,例如,LW6—110Ⅰ型断路器在断口间加并联电容器后(构成LW6—110Ⅱ)     

混合断路器大电流开断过程中真空电弧与SF6电弧相互作用的仿真

真空断路器和SF6断路器串联的混合断路器,可有效利用真空和SF6气体两种介质不同的灭弧特性实现更大短路电流的分断。为研究两种电弧的相互任用,运用ATP软件及其TACS工具建立了系统实验仿真平台、12kV真空断路器与40.5kV SF6断路器的电弧模型;将仿真结果与实验波形结合通过数学方法分别求得实用的真空电弧和SF6电弧模型参数;搭建了实用真空电弧模型与SF6电弧模型串联的混合断路器模型。通过设定不同的系统仿真参数,研究开断过程中真空电弧和SF6电弧的相互作用及真空断路器与SF6断路器的分压关系;分析两断路器不同时刻分断的协同特性与介质恢复过程;量化研究混合断路器的断流容量增益特性。仿真结果证明,真空断口首先承担恢复电压有利于SF6断口的介质强度恢复;两断口间的电压分布关系主要由电弧电阻与断口间电容决定;在不增加SF6气体使用量的情况下混合断路器具有比SF6断路器更大的断流能力。研究结果为大容量混合断路器的设计提供了理论依据。     

基于MATLAB的特高压断路器瞬态恢复电压研究

瞬态恢复电压(TRV)是断路器开断的重要参数,同时也是引起断路器故障的主要原因之一,特高压的电压等级较高,使得TRV更加严重,应该进行认真研究。依据瞬态恢复电压的研究现状,使用MATLAB/Simulink建立一条特高压交流输电线路模型,在不同位置设置不同的故障类型,仿真结果表明在断路器端部发生三相短路时的TRV峰值最大,并给出断路器端部发生三相短路时的TRV波形和短路电流波形。在断路器端部发生三相短路故障时,产生的TRV最严重,其幅值和上升率均超过IEC和国家标准标准值,严重考验着断路器的开断能力和抗压能力。给出了相应的抑制断路器TRV的措施。     

SF6断路器重合闸后开断瞬态恢复电压的研究

针对高压断路器重合闸于故障状态后的开断过程,依托特高压交流输电系统,对断路器重合闸后二次开断瞬态恢复电压(TRV)进行了研究.首先对重合闸前后两次开断暂态过程进行理论分析,再根据流注理论气体临界击穿判据及不同开距下的断路器电场分布,建立合闸预击穿电弧模型,并利用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP,计算了故障后第一次开断及重合闸后二次开断TRV,同时研究了重合闸相角和故障类型及位置对TRV的影响.研究结果表明,重合闸后二次开断TRV峰值及上升陡度(RRRV)均高于第一次开断,开断难度增大;对于近区单相接地故障,重合闸相角为60°时,RRRV达到2.81 kV/μs(标准3 kV/μs);需要加以限制.     

特高压换流站交流滤波器断路器恢复电压特性研究

笔者使用PSCAD暂态仿真软件,首次针对某特高压直流输电工程中直流电压等级为±800 k V、交流电压等级为750 k V的特高压直流换流站进行了完整建模仿真,对交流滤波器断路器上的恢复电压进行了仿真研究。通过不同工况、不同故障时刻、不同开断时刻条件下的对比,得到了各种情况下最严重的恢复电压特性,并与现有断路器标准进行了比较。仿真结果表明,在交流侧发生三相短路接地(3LG)故障或其他多相短路故障后,断路器断口间电压已经超出国家标准中对开断容性电流能力的规定,最严重的暂态恢复电压也已经超出断路器行业标准中四参数法的规定。此外,在某些情况下开断初期还会产生较大的初始瞬态恢复电压上升率,因此应当采取一定手段加以抑制。     

真空断路器开断并联电抗器的仿真分析

近年来,随着真空断路器在电力系统的普及应用,与之相关的系统过电压事故也时有发生,特别是在开断感性负载时更为常见。为了能对过电压的发展过程进行更为深入地研究,应用EMTP对某变电站真空断路器开断并联电抗器过程中产生的操作过电压进行仿真分析。通过建立电弧电流过零判断、重燃判断、真空开关介质动态绝缘强度曲线等模型,模拟真空断路器开断过程中的重燃过程。仿真结果表明,真空断路器开断感性负载时,一旦发生三相电弧的反复重燃,操作过电压峰值会远高于系统额定运行电压,对系统绝缘带来严重的安全隐患。     

直流微网混合式直流断路器电流转移特性研究

混合式直流断路器的电流转移特性对其快速开断及控制策略有着重要意义,文中通过分析混合式直流断路器的工作原理,利用Mayr电弧模型、IGBT、RCD缓冲电路和避雷器模型等建立了混合式直流断路器仿真分析模型,分析了不同外电路参数和转移支路参数下的电流转移特性。搭建了直流微网模拟短路试验平台,进行了混合式直流断路器的开断特性试验,重点研究了电压400 V,不同故障电流(低于200 A)及不同参数下的电流转移特性。试验结果验证了仿真分析模型,为后期快速开断的直流微网混合式断路器提供了可参考的依据。     

超导限流式直流开断技术2:开断模块仿真分析

文中提出了一种新型的基于超导限流技术的自激型直流断路器,该断路器由超导限流模块和直流开断模块组成。笔者的研究目标是分析直流开断模块的自激开断过程以及相关参数对开断过程的影响,验证原理可行性。文中研究了该超导限流式直流断路器在不同额定电压下(10、100、320 k V)开断的可行性。通过研究10 k V的额定电压下交换回路参数和电弧参数对开断特性的影响,100 k V额定电压下仿真开断模型工作过程,320 k V下限流模块和开断模块配合原理,得出该直流断路器原理可行。开断的时间随着电容值和电弧功率损耗因数的增大而减少,随着电感值和电弧时间常数的减小而降低;限流模块和开断模块可以很好的配合;此断路器能在不同电压等级下实现短路电流的开断。     

发电机出口真空断路器瞬态恢复电压的研究

使用EMTP数字仿真程序 ,结合具体工程 ,计算分析了发电机出口真空断路器开断站内短路电流时的瞬态恢复电压 ,同时 ,优化选择了这一实际工程中限制真空断路器断口瞬态恢复电压所采用的R -C吸收器的参数 ,比较了抑制真空断路器瞬态恢复电压的几种方法。