550 kV GIS用SF_6断路器气压特性计算

应用一维建压软件对三峡工程中采用的550 kV GIS用SF_6断路器在空载和短路开断方式5中压气缸内的气压特性进行了计算,并将其空载压力值计算结果与实测值进行了比较。     

SF6高压断路器压力特性与机械特性耦合数值模拟

SF6高压断路器对某一具体故障的成功开断是其灭弧室结构、开断电流和操动机构三者共同作用的结果，这使得断路器压力特性与机械特性的耦合数值模拟在断路器结构设计和优化中占有非常重要的地位。基于气体质量守恒、能量守恒定律和牛顿第二定律，采用模块化拓扑关联分析方法，建立了SF6高压断路器压力特性与机械特性耦合数值分析计算方法。应用该方法对126kV/40kA SF6高压断路器空载、T100s开断压气缸内气体压力特性和操动机构的机械特性进行耦合数值计算，对比了开断电弧对压气缸内气体压力特性、质量和焓的流动特性及操动机构行程曲线的影响。     

800 kV罐式SF_6断路器的研制开发

介绍了新沈高800 kV罐式SF6断路器的研制开发过程和技术特点;基于气体质量守恒、能量守恒定律和牛顿第二定律,对其空载、T100s开断条件下压气室内气体压力特性进行了计算分析;应用有限体积法对其空载、T100s开断条件下二维气流场分布进行了计算分析;应用有限元计算方法,对其分合闸状态下的绝缘性能进行了计算分析;该罐式断路器的研制为中国750 kV输电线路的建设提供了经济可靠的技术和设备保障。     

550kV单断口SF6罐式断路器绝缘影响因素研究

以550kV单断口SF6断路器为研究对象,采用有限元法对断路器灭弧室空载开断全程不同开距下静电场进行数值计算与分析。通过比较不同形状喷口结构的灭弧室电场分布,定量分析了喷口结构对动静弧触头表面电场的影响。     

基于APDL与GUI动态电场计算方法研究

开断容性电流是高压断路器一项重要而且严格考核的试验项目。由于容性开断电流非常小,灭弧室内气流状态对开断过程影响较小,开断过程可近似为空载开断。此时断路器性能主要决定于灭弧室的动态电场分布,因此计算断路器在开断容性小电流时的动态电场分布有很大的工程意义。文中结合断路器灭弧室结构特点,提出了基于APDL参数化编程为主、GUI为辅进行断路器开断容性小电流过程中动态电场的计算方法。通过研究动态电场计算数学模型、动态数据模型及电场最大值的动态提取及曲线绘制等关键技术,实现断路器灭弧室的动态电场计算和绘制关键零件电场最大值的变化曲线。通过一种典型瓷柱式断路器的灭弧室动态电场计算,获得关键零件电场最大值并绘制变化曲线,以此判断动态电场分布是否满足设计要求。该方法效率高、通用性强,对开断容性小电流的断路器设计和研发具有指导意义。     

压气式SF_6断路器在开断短路电流时压力特性的计算方法

本文提出了计算SF_6 GCB在开断短路电流时其压气室的温升和压力特性的一种方法,利用它可对压气室的压力进行定量分析,可供设计断路器时参考和对断路器的开断能力进行估算。     

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。     

35kV真空断路器开断空载变压器时过电压的研究

切除空载变压器是真空断路器操作过电压问题最严重的情况，文中在真空断路器开断交流电流真空间隙介质恢复的物理过程的基础上，建立了灭弧室介质强度恢复的数学模型，采用Saber软件的MAST语言编程，对真空断路器开断空载变压器的一个完整过程进行了仿真计算。根据计算结果。分析了暂态过程，过电压的特点 及变压器，真空断路器参数对过电压的影响，并与平均恢复速度计算结果进行了比较，表明本文建立的灭弧室计算模型更接近于实测恢复特性。     

基于实际气体Redlich-Kwong方程的SF_6断路器开断特性

准确的气体状态参数是计算灭弧室气流特性的关键,对SF6断路器的优化设计有重要意义。联合求解实际气体Redlich-Kwong状态方程与流场控制方程,依据Leslie S.Frost焓流电弧模型与等离子体微观参数建立非平衡态电弧能量动态模型,对40.5 kV电容器组SF_6气体断路器灭弧室进行冷态与热态气流场分析,在空载与容性小电流开断条件下,得到灭弧室内气体的压强、密度、温度分布。在开断过程中分析断路器的压力特性,通过电场与气流场的耦合计算得到弧触头间电弧熄灭后的介质恢复特性曲线。计算结果表明:Redlich-Kwong状态方程的计算误差可低至2.11%,与理想气体状态方程相比,采用Redlich-Kwong状态方程进行计算具有更高的准确度。气体流速较大时,气体状态方程对气体压强的影响较大,实际气体状态方程得到的气体压强高于理想气体。断路器开距7 mm后,电场强度最大值下降速度趋于平缓。断路器在开断容性小电流时,如果开断相角分别为1/10π、1/5π、3/10π、2/5π、1/2π,计算得相应燃弧时间分别为0.6、0.73、1.8、2.9、3.7 ms,存在提前熄弧现象。熄弧后断口间击穿电压始终高于瞬态恢复电压值,能够成功开断电弧不出现重燃,为获得较高的击穿裕度,开断相角应大于1/5π。     

断路器特性与操作过电压水平

本文讨论330千伏及以下电压等级的断路器特性与操作过电压水平。 一、断路器的开断特性与操作过电压水平: 近几年来,断路器的设计制造单位和运行部门,对断路器开断空载长线时的操作过电压问题有所重视,在电网上进行了大量的实测,对降低电网操作过电压采取了不少有效的措施,     

无载合分小电流触头接触电阻增加的机理

根据理论分析及实验结果,探讨了无载合分小电流触头接触电阻增加的原因,建立了因触头表面产生污染物而导致接触电阻增加或触头失效的数学模型。     

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.     

换流变压器空载励磁涌流选相关合控制策略

针对由单相变压器构成的500 kV换流变压器组,建立了考虑铁芯非线性磁滞特性的变压器模型。仿真分析了关合角度及铁芯剩磁对换流变压器空载合闸励磁涌流的影响。研究了变压器空载合闸时抑制励磁涌流的选相关合策略。研究结果表明,当铁芯剩磁可忽略时选相关合策略为:A相在电压峰值时刻关合,B、C相延时5 ms同时关合。当考虑剩磁影响时,空载关合的选相控制策略必须考虑变压器切除时断路器三相开断的顺序,选取剩磁最大的第二开断相最先关合。当最大剩磁为正(或负)时,以该相母线电压负(或正)峰值时刻提前约0.6 ms作为该相关合时刻,变压器切除时最先开断的相延时5.45 ms关合,最后开断的相延时6.14 ms关合,可以起到抑制励磁涌流的良好效果。     

SF6断路器吹弧气体流动的边界元数值计算中基本解的求取

SF6高压断路器开断过程中灭弧室内的吹弧气体是一种非定常，可压缩流动。这种流动是用抛物-双曲型N-S方程或欧拉方程来描述的。由于至今尚未求得此方程组的基本解而无法考虑用边界元法对该种气体流动进行数值求解。文中针对描述该种气体流动的欧拉方程，应用数学理论和方法，在已知质量方程与运动方程的奥森解的基础上，推导出描述断路器灭弧室吹弧气体非定常可压缩流动的欧拉方程的基本解。作为数值模拟实例，文中对550kV SF6断路器空载开断过程中吹弧气体流动规律进行了数值模拟，其结果证明文中导出的基本解是正确的，从而为进一步开发求解非定常可压缩气体流动的边界元数值计算法奠定了基础。     

防止超高压备自投诱发线路零序过流保护误动的对策初探

高压内置型高阻抗变压器空载合闸时可能会产生高幅值的零序涌流,该零序电流在上游线路中分配后很可能引起线路零序过流保护误动作.这一现象同样存在于变压器备自投过程中,从而导致备自投失败.为解决这一问题,首先从零序涌流特征出发,结合零序涌流的半解析表达式,量化分析零序涌流中间断角和二次谐波含量特征,并据此分析利用传统的间断角和...     

252 kV SF6断路器灭弧室压力特性试验研究

SF6断路器内部机理的理论研究已相当深入,但多年来由于断路器灭弧室内部参数测量费用较高和试验周期较长,以及需要考虑测量方法对试验结果精确性的影响等,相应的试验验证工作却很少,理论工作缺乏指导。针对这一状况,该文对252 kV SF6断路器的灭弧室内空载压力特性进行测量,并在灭弧室内压力缸、动静弧触头以及喷口上游、喉部和下游埋设7支微型硅压阻式压力传感器,通过改变断路器的基压和速度特性等结构参数,实现多点、多位置的多次测量,取得完整的灭弧室内动态压力特性变化的试验数据;分析了灭弧室动态压力变化与开断时间的关系。试验结果符合断路器的开断规律。     

基于有限元的汽轮发电机模型机设计研究

研究与300MW大型汽轮发电机同槽数的7.5kW模型机和300MW发电机的空载特性相似性。运用FEM(有限元)稳态计算程序计算模型机的空载特性,将计算数据与试验数据进行对比验证程序的可靠性。选定、转子铁心具有恒定高导磁率时所得空载线为反映气隙磁压降的实际气隙线,并以二者气隙线重合为基准对空载曲线作标么值处理,电压基值选各自电机额定端电压,电流基值选气隙线上各自达到额定电压时对应的励磁电流,从而在同一张图中对比两电机的实际饱和特性与气隙线的靠近程度。通过改变模型机转子导磁材料、气隙大小,得出结论:在允许范围内选用高导磁性材料、加大气隙可以改善模型机和300MW发电机的空载特性相似性。讨论了材料饱和程度与空载饱和特性相似性的关系。     

变压器空载电流非线性变化原因研究

变压器空载试验是诊断变压器铁芯故障的重要试验。文中通过对一台35 kV三相双绕组变压器空载试验以及在不同试验接线情况下空载试验数据的分析,研究了小容量高电压等级变压器空载试验时试验电压从0升高至规定试验电压过程中空载电流呈现先上升后下降再陡增的非线性变化现象。试验研究分析表明导致此类变压器出现该现象的主要原因是试验电压三相不平衡。变压器中性点接地时,零序电流是造成此现象的主要原因,而非传统文献认为的电容电流,研究结论对分析判断变压器空载电流变化具有参考意义。     

Computation of the no-load voltage waveform of laminated salient-pole synchronous generators

This paper presents a combined analytical and finite-element (FE) method for computation of the no-load voltage waveform of laminated salient-pole synchronous generators. The described method takes into account saturation effects as well as the damper bar currents due to the slot pulsation field. The method calculates first the damper bar currents and then includes them in the calculation of the no-load voltage. The combination of magnetostatic two-dimensional (2-D) FE simulations for calculating the magnetic coupling between the machine windings and of an analytical resolution results in a very precise prediction of the no-load voltage. At the same time, simulation time is drastically reduced compared with transient magnetic 2-D FE simulations. The method was verified on several examples, comparing the obtained results (damper bar currents and no-load voltage) with results obtained from transient magnetic FE simulations and, in one case, with the measured no-load voltage.     

变压器空充下的励磁涌流二次谐波特性分析

针对近年来变压器空充试验时,电流的二次谐波含量低于保护整定值导致差动保护误动作的问题,首先利用2条不同斜率的直线对变压器磁化特性曲线进行拟合,推导出不同空充电压下励磁涌流二次谐波含量的表达式,进而基于有限元分析软件搭建并验证了一台14 kVA单相变压器以及一台325 MVA三相变压器的仿真模型,然后对验证过的模型进行了变压器空充仿真。研究表明：在考虑铁芯磁化曲线起始部分存在非线性特征的情况下,空充电压小于临界电压时,励磁涌流中含有少量二次谐波;空充电压等于临界电压时,励磁涌流二次谐波含量达到峰值;随着空充电压等级的提高,励磁涌流二次谐波含量呈现先增后减的趋势。