基于优化模型的直流电缆雷电冲击电压试验波形参数控制

雷电冲击试验中的直流电缆为大电容试品,试验回路中电感对冲击波形的影响不可忽略,冲击电压发生器电阻参数设置不当将会导致波形过冲和振荡,为此提出一种基于优化模型的雷电冲击电压试验波形参数控制方法。首先,对试验回路进行理论推导,并分析波前时间和过冲率之间的关系,在此基础上引入一个可用于表征波形过冲率的变量Δ_m;其次,以波前时间最小为目标函数,通过限制Δ_m的数值对波形过冲率进行约束,建立电阻参数优化模型;最后,设置不同的Δ_m对模型进行求解,并通过仿真计算和实际试验验证其有效性。结果表明,随着Δ_m设置值的增加,过冲率呈上升趋势,波前时间呈下降趋势,优化模型能够对波形参数进行有效控制。为确定Δ_m的合理设置范围,研究了不同试品电容、不同回路电感下Δ_m设置值对过冲率、波前时间的影响。结果表明,Δ_m取值为0.9~1时,能够保证波形过冲率不超过标准规定的10%。     

冲击电压发生器的波形计算

雷电波的视在波头时间和视在波尾时间与理论波头时间和理论波尾时间没有直接的数学关系。本文将利用计算机根据雷电波的视在波形参数来计算理论的波形时间常数和放电回路的参数,并且根据雷电波形允许的偏差计算出被试品电容复盖范围。对于操作冲击电压波也进行了类似的计算。     

特高压变压器雷电冲击伏秒特性研究

随着750 kV、1000 kV输电技术的发展,相应的电力变压器和并联电抗器的容量、尺寸和入口电容随之增大,试验回路尺寸亦相应扩大,这使雷电冲击试验电压的波前时间拉长,无法达到国内外标准的要求。根据500 kV、750 kV和1000 kV变压器和电抗器的实际雷电冲击试验波形,结合油纸复合绝缘结构的雷电伏秒特性,分析了不同波前时间对特高压变压器和电抗器绝缘水平的影响。目前变压器的设计计算和试验电压的选取一般按照标准波头进行,而充油设备的雷电冲击伏秒特性表明,雷电冲击试验电压波前时间的长短与绝缘强度有密切关系,波前时间延长可能会对某些纵绝缘的考核偏松,同时对主绝缘的考核偏严。因此,应在特高压变压器、电抗器的设计研制和试验中,考虑和重视雷电冲击波形波前时间延长所带来的影响。     

振荡雷电冲击电压波形参数分析

为提高气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)可靠性,现场冲击耐压试验至关重要,近年来,振荡雷电冲击电压是该试验常用电压波形。考虑到冲击电压波形随发生器参数及负载变化,它们之间的关系需要从理论上认识清楚。文中根据放电等效电路,建立关于输出电压的三阶微分方程,解得振荡雷电冲击电压及其包络线的时域表达,提取各波形参数,研究它们与负载电容、回路电阻、调波电感之间的关系。结果表明,振荡频率和波头时间由电感和回路电容决定;半峰值时间受波头电阻、波尾电阻和负载电容共同影响;发生器效率随负载电容的增大而急剧下降。当冲击电压发生器参数设计合适时,即使负载电容在大范围内变化,输出振荡冲击电压波形也总能满足标准要求。研究成果对GIS现场冲击耐压试验中电压波形的调节具有很好的指导作用。     

一种改进的避雷器冲击电流试验回路参数设计方法

在对避雷器进行冲击电流试验时,回路电阻具有非线性变化特性,回路输出波形参数的准确估算比较困难。本文通过分析非线性试品对冲击电流试验回路输出波形的影响,提出一种改进的非线性试品冲击电流试验回路参数的设计方法,主要思想为根据负载的特性、充电电容和试验冲击电流波形参数的要求,在欠阻尼条件下设计回路参数。然后将本文的方法与以往在临界阻尼条件下的设计方法进行对比,本方法的优越性主要体现在它能在主电容既定的条件下给出精确的调波电阻的范围。调试过程中只需要调节调波电阻的大小,简化了调波过程、提高了调波成功率。最后通过实际冲击电流试验验证了本文所提方法的有效性。     

雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目设计与研究∗

基于高压电器绝缘性能试验验证中雷电冲击电压试验波形波前时间准确测量的需求,文章研发了雷电冲击电压试验波形发生装置,用于开展雷电冲击电压波形波前时间测量能力验证项目。     

雷电全波冲击试验的波形调节

阐述了通过调节波头电阻和波尾电阻改善雷电全波冲击试验波形的方法.该方法在串联电抗器雷电全波冲击试验中得到验证.     

极限电容量试品雷电冲击试验技术分析

通过550 kV长母线管及高压纯电阻箱的雷电冲击试验案例,介绍了如何调整回路参数以解决极限电容量试品在雷电冲击试验过程中波头时间与过冲幅值的矛盾.分析了试验过程中的问题,总结出了极限电容量试品的雷电冲击试验技术,对于极限大容量试品,通过增加冲击发生器主电容、减小回路电感、不改变阻值情况下并联波头电阻等方式可以有效解决在...     

高电压大电容负载下雷电冲击电压波形的调试

介绍了一种改善大电容负载的雷电冲击电压试验输出波形的方法,分析了容性负载时雷电冲击电压波形振荡和过冲的原因,指出了调试雷电冲击电压波形常用的措施,并在冲击电压试验回路中串联RLC滤波电路来对现用低通滤波电路进行改进。仿真分析表明,改进后的RLC低通滤波电路比原先的RC低通滤波电路的波形平滑度好,雷电冲击电压波形波头振荡得到明显改善。     

不同接线方式下直流电缆雷电冲击试验研究

针对直流电缆雷电冲击试验中电压测量波形存在异常抖动、不符合标准的问题,对冲击电压发生器先接分压器,后接试品接线方式(记为方式Ⅰ)的冲击试验放电回路进行了理论分析,并在Pspice环境下进行仿真,观察电容分压器两端的测量波形与试品两端的实际波形之间的差异。分析认为,电容分压器与电缆试品之间存在的引线电感导致测量波形与试品实际波形有一定的偏差,当引线电感过大时甚至会发生异常抖动。为此,提出了先接试品,后接分压器的接线方式(记为方式Ⅱ)。在不同的引线电感下,比较了2种接线方式下测量波形和实际波形的一致度以及时间参数(波前时间、半峰值时间)的测量误差以验证方式Ⅱ的合理性。研究结果表明:采用方式Ⅰ,随着引线电感的增大,测量波形的异常抖动幅度增大,且与实际波形的偏差愈来愈大,时间参数的测量误差也随之增加;而采用方式Ⅱ,即使引线电感较大,测量波形也不会出现异常抖动,能较好地逼近实际波形,同时测量误差被限制在较小值。采用方式Ⅱ对电缆试品进行了现场雷电冲击试验,结果表明试验波形的异常抖动消失,与仿真结果一致。     

High-voltage testing on UHV equipment: Overshoot and base curve for oscillating lightning impulse

As the higher impulse testing voltage, residual inductance of the test circuit or the stray capacitance of the test object increases with size. This means that the overshoot superposed on standard lightning impulse voltage would not be neglected because of its larger value during the lightning test. This paper describes the analysis of overshoot and oscillation based on the equivalent circuit containing a residual inductance. The waveform parameters such as relative overshoot magnitude, oscillation frequency are also derived to evaluate the influence of the residual inductance in the impulse testing circuit. The oscillating impulse waveform is related to the base curve of the standard lightning impulse. Furthermore, the base curve for oscillating impulse is proposed by the analysis. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于电压行波波形特征的柔性直流输电线路雷击识别方法

柔性直流输电系统的线路主保护速动性要求极高,线路受雷击干扰后引入大量高频暂态信号易引发线路保护误动作。针对此问题,首先根据行波的传播规律分析雷击后线路电压行波特征,得出雷击干扰与故障的特征差异。雷击干扰时,暂态过程中电压行波经线路边界反射后波头极性不发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔大。雷击故障时,电压行波经故障点反射后波头极性发生改变,行波波头到达线路边界的时间间隔小。然后,根据电压行波波形特征差异提出长短窗结合的雷击干扰识别方法。最后,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对所提方法进行验证。结果表明,所提出的雷击干扰识别方案能够快速、可靠、准确地识别雷击干扰与故障情况,不受雷击位置、线路参数、雷电流参数和噪声的影响。     

一种数字化冲击电压波形重构新算法

为减少数字化冲击测量系统的测量误差,分析了冲击电压经数字化冲击测量系统后被测波形产生畸变的原因;提出了一种利用离散Gabor变换展开去噪与增量维纳滤波器相结合的冲击电压波形重构算法。IEC1083-2测试数据发生器产生的波形信号的研究表明,该法可有效去除噪声,波形复原准确度和稳定性较高。     

标准冲击电压校准器的研制与溯源

冲击电压测试设备及仪器需要进行校准以保证冲击电压试验结果的准确性,为此研制了一种校准冲击电压测试设备仪器的冲击电压校准器。在介绍了设计原理后进行了不确定度分析和量值溯源。校准器的电压量程范围为30～1000V,能产生满足IEC60060-1:1989的标准雷电和操作冲击波,并且通过高精度直流电压源以及组成冲击回路的高精度、高稳定度的电感、电容、电阻等基本元器件,从而将冲击电压的参数经过这些元件的不确定度传递到相应的直流电压标准及元件标准上去。经过不确定度来源的分析和评估,校准器所产生冲击电压峰值的不确定度为0.05%,时间参数的不确定度<0.5%,可作为校准冲击电压测试设备以及仪器的标准波源。     

直流电缆雷电冲击电压安全裕度研究

高压直流电缆是柔性直流输电技术的关键装备,直流电缆的绝缘厚度设计以雷电冲击电压安全裕度为重要依据。为了获得直流电缆的安全裕度,文中提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度试验方法,建立了相应的试验回路,对冲击电压波形参数进行了计算、仿真和验证,获得了波前时间为1~5μs、半峰值时间为40~60μs的冲击电压波形;提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度的分析方法,计算了电缆绝缘的电场分布。研究表明,文中所提方法可以获得直流电缆的雷电冲击电压安全裕度,为高压直流电缆绝缘厚度设计提供了依据。     

10 kV系统冲击与工频续流联合试验回路设计

为检验10 kV带间隙防雷装置在冲击闪络后熄灭工频续流电弧的能力,设计了一种冲击试验与工频续流试验相结合的试验回路。为了产生较高电压下的高幅值工频续流,采用LC串并联谐振回路产生工频续流,对该回路中各元件的参数进行计算并给出合理数值,最后利用同步控制回路提取冲击信号来导通工频续流回路,实现冲击试验与工频续流试验的同步。计算结果表明,该联合试验回路能在产生1.2/50 μs冲击波的同时产生频率为50 Hz的正弦电流波且电流的振荡能够持续至少100 ms,满足带间隙防雷装置在冲击闪络后,检验工频续流下熄灭电弧能力的要求。     

7 200 kV/480 kJ冲击电压发生器的输出电压特性

介绍了国家电网公司特高压直流试验基地户外冲击试验场的7 200 kV/480 kJ冲击电压发生器的结构特点,并对该冲击电压发生器的雷电冲击电压、标准操作冲击电压、500 ms 和1 000 ms长波头操作冲击电压的输出特性进行了试验研究。试验结果表明：雷电冲击输出电压幅值达到了6 271 kV,标准操作冲击电压的棒板间隙耐受电压和击穿电压分别达到了3 844和4 845 kV。表明该冲击电压发生器可以满足±800 kV特高压直流输电技术和更高电压等级输电技术的试验要求。