SF6断路器灭弧室内短路电流开断过程仿真研究

SF₆断路器灭弧室为封闭式结构,难以直接观测到开断过程灭弧室内各物理场的变化情况,为此建立灭弧室内开断过程的电-热-流体多物理场耦合仿真模型,研究开断过程中各物理场的变化规律。研究发现：当电流在开距较小时过零易导致电弧重燃,电弧的熄灭必须具备足够的吹弧气流速度与介质恢复强度;在开断30 kA短路电流时,电弧最高温度约18 000 K,熄弧后弧隙温度迅速降低到3 000 K以下;压气缸内气体压力随触头运动逐渐增大,最大可达1.0 MPa;吹弧气体速度随喷口的打开逐渐增大,最大速度为253 m/s,冷态气体会带走大量电弧能量并不断压缩电弧半径,为电流过零创造有利的熄弧条件;弧隙最大电场强度随间隙距离与电压变化,一般出现在静弧触头端部与动弧触头弧角处。研究结果可为SF₆断路器短路开断过程与机理分析提供理论支撑。     

机械式真空直流断路器弧后电流测量研究

机械式直流断路器弧后特性是表征其开断性能的重要参数.为获得直流开断过程中真空开关弧后电流峰值与时间、电流零点附近的di/dt、du/dt等影响规律,该文首先分析基于电流转移的机械式真空直流断路器弧后电流测量原理,设计机械式真空直流断路器弧后电流测量装置参数,搭建基于强迫过零方式的机械式直流开断实验平台,测量开断电流为1.5kA情况下机械式真空直流断路器弧后电流,讨论换向频率和恢复电压对弧后电流的影响.研究表明,基于电流转移的弧后电流测量装置可以有效测量弧后电流,弧后电流随着换向频率和恢复电压的增大而增大,恢复电压在相位上稍滞后弧后电流约100ns,且换向频率对弧后电流的影响大于恢复电压的影响,为断路器开断性能的优化研究提供了参考.     

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。     

直流分量时间常数对断路器非对称开断性能影响分析

从短路电流的有效值、燃弧时差、电弧能量等方面分析了直流分量时间常数对断路器非对称电流开断性能的影响,给出了非对称短路计算模型及计算方法。结果表明直流分量时间常数越大,短路电流中直流分量越大且衰减越慢,燃弧时差越大,电弧能量越大,电流过零时di/dt降低,TRV参数亦有所降低,且非对称电流开断时,直流分量时间常数增大将导致断路器的开断条件变得苛刻。     

新型直流真空断路器强迫换流分断特性

基于强迫换流原理的新型混合型直流真空断路器是解决高上升率直流短路电流分断难题的有效方式。获知短燃弧、短间隙条件下真空开关大电流分断特性是快速直流真空断路器的研制基础。利用合成实验平台,研究了采用Cu Cr50平板型触头的真空开关,燃弧时间数百微秒,触头开距不足2 mm的条件下,分断20 kA左右电流的介质强度恢复特性。实验结果表明:真空开关分断电流17 kA时,以110 A/μs的速率换流过零后,经过41μs的近似零电压阶段的恢复,可以成功抗受10 kV/mm的电场应力,但延迟击穿重燃现象时有发生;分断电流21 k A时,电场应力不足5 kV/mm时,便会发生击穿重燃。通过触头结构设计,使开关分离拉燃电弧时形成双柱乃至多柱电弧成为改善真空开关分断特性的可行方法。     

一种断路器开断燃弧时间检测新方法

准确测量断路器燃弧时间的关键是确定电弧的起弧时刻.根据断路器开断时开断电弧的模型,详细分析了断路器开断前后电流的变化过程和开断相角等因素对燃弧时间的影响,提出了一种基于暂态电流的燃弧时间检测方法.通过对线路发生故障后的部分故障线路的三相电流录波数据滤波后进行拟合,预测之后的电流变化,并与实际电流数据比较,求得电流畸变量.当畸变量大于设定阈值时,即可认为该时间点为断路器的触头始分点;断路器首开相的触头始分点即起弧时刻.开断完成的时间点即熄弧点为相电流小于设定阈值的时间点,末开相的熄弧点为熄弧时刻.起弧时刻与熄弧时刻之间的时间差为断路器的燃弧时间.利用电磁暂态分析程序EMTP仿真证明了该方法的可行性和较高的可靠性.     

基于改进型直流真空断路器弧后暂态仿真及介质恢复特性分析

应用于大电流、高di/dt分断环境的直流真空断路器,以绝缘恢复为主要特征的弧后暂态过程直接影响其分断特性.在鞘层发展过程中,弧后阴极表面电场强度及功率密度是引起电弧重燃的两种因素,为探究熄弧后真空断路器恢复电压变化规律,该文首先从提升弧后介质恢复能力的角度出发,在燃弧电流峰值约23kA、熄弧电流变化率约300A/μs的等级上先后开展不同试验方案,并在连续过渡型鞘层数学建模基础上做出一定修缮,引入触头开距动态变化过程和电弧有效直径变量,依据改进后电弧模型指导换流回路参数设计.最后将PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真与分断试验现象进行等价对比分析,显示试验过程中真空断路器弧后电弧重燃趋势与仿真结果较为贴合,且通过仿真结果可判定重击穿的类别,从而验证了改进后真空断路器弧后电磁暂态建模的精确性.     

短路电流直流分量对断路器电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流的影响研究

随着电网容量的不断增大,电力系统短路电流直流分量的时间常数有很大可能大于其标准时间常数45 ms。目前非对称短路电流直流分量对断路器燃弧阶段关键参数的影响规律尚无研究。因此,文中研究目标是获得短路电流直流分量对断路器燃弧阶段关键参数的影响规律。基于高压断路器内部结构建立电弧物理焓流仿真模型,分别研究气体断路器开断对称电流和非对称电流时,燃弧阶段的关键电弧参数如电弧长度、压气室压力、喷口处气体质量流等参数的变化规律。研究结果显示:相同燃弧时间条件下,相比于对称短路电流,非对称短路电流开断时,电弧长度变化不大,而燃弧过程中压气室压力、气体质量流略有增加。而在相同分闸时刻条件下,相比于对称短路电流,非对称短路电流开断时的燃弧时间有可能更长,导致电弧长度、压气室压力、喷口气体质量流数倍增长。然而,无论是在相同燃弧时间条件下,还是在相同分闸时刻条件下,上述关键电弧参数的变化使气体断路器的KEMA黑盒电弧模型计算得到的断路器开断能力的变化明显小于短路电流直流分量的增长所要求断路器需达到的开断能力量级。研究结果解释了断路器开断高直流分量的短路电流时,开断易于失败的原因,并可为提升高压断路器非对称短路电流开断能力提供理论依据。     

252 kV/85 kA并联开断装置开断过程仿真与击穿特性评估

为实现220 kV系统80 kA及以上短路电流的有效开断,提出了通过两台252 kV/63 kA SF_6断路器分别串联高耦合分裂电抗器(high coupled split reactor,HCSR)后并联形成252 kV/85 kA短路电流开断装置的技术方案。首先搭建了252 kV/85 kA短路电流开断装置仿真电路并建立其磁流体动力学电弧模型,再对该开断装置并联均流工况、燃弧特性及开断过程进行仿真研究,分析其开断过程、影响因素及击穿特性;最后对耦合外部电路限流工况、燃弧特性及开断过程进行仿真计算。根据仿真计算结果,对开断装置均流、限流特性的可能影响因素做了研究,对弧后介质击穿特性进行评估并验证了该技术方案的可行性。     

SF_6断路器定开距灭弧室临界燃弧时间的开断试验与分析

当进行SF_6断路器31.5kA开断试验时,在临界燃弧时间下屡次发生击穿。本文从电弧直径的大小、断路器的运动过程出发,探讨了开断成败的原因系弧根转移困难。且由试验证实了这一论点。最后,对同类型结构,进行了推理分析。     

SF6分解物检测在高压直流套管故障诊断中的应用

随着气体绝缘设备在电力系统中的广泛应用,SF₆分解物检测成为电力设备状态评估与故障诊断的有效方法。然而目前的研究大都集中于GIS（气体绝缘开关装置）,在换流站直流穿墙套管和换流变压器阀侧套管方面少有研究。为此,在介绍SF₆气体分解机理和分解物检测技术的基础上,并依据套管分解物检测结果,分析换流站套管SF₆分解物的组分含量及其生成规律。通过2个现场检测套管SF₆分解物异常实例,说明生产现场开展SF₆分解物检测时,应综合实验室检测、电-声-气联合检测及电气试验等手段,并结合历史数据与资料,对异常检测结果进行系统化分析。最后,讨论了SF₆分解物检测技术目前存在的主要问题。     

500kV SF_6电流互感器事故分析及预防措施

高压电器产品一旦发生故障,将对电力系统的安全稳定运行造成严重的威胁。笔者结合南方电网中应用广泛的2种不同型号500 kV SF6电流互感器的运行情况,介绍了500 kV SF6电流互感器的各种常见故障类型,如支撑件缺陷、电容屏缺陷、屏蔽罩缺陷、部件损坏、异物等,分析了主绝缘结构为电容锥型的500 kV SF6电流互感器的结构特点,并从设备制造、设备运输、试验维护3个方面提出了预防500 kV SF6电流互感器故障的措施。     

SF_6电流互感器结构强度有限元分析

建造SF6电流互感器三维实体模型,运用ABAQUS有限元分析程序,对互感器在不同温度下应力场以及在带壳体与两端盖板条件下的内压试验过程进行模拟分析,结果表明:与上法兰结合处的瓷套在高温与低温条件下均承受显著的拉伸应力,易引起瓷套断裂;在内压试验时,带壳体的瓷套在上法兰结合处存在局部拉应力集中,而两端盖板的瓷套不存在拉应力集中,故带壳体的瓷套破坏内压小于两端盖板瓷套的试验内压。     

500kVSF6电流互感器分析及防范措施

介绍了SAS-550型SF6电流互感器的结构及技术特点，对该型号Sr6电流互感器在贵州电网生产运行中发生的损坏事故进行了技术分析并提出全面的事故防范措施，由于该型号电流互感器占贵州电网投入运行的500kV电流互感器总数的90％以上，本文的分析结论与事故防范措施具有较为普遍的借鉴意义。     

两起500kV SF_6电流互感器故障介绍

介绍了河南电网发生的两起500kVSF6电流互感器故障的情况,指出气体成分分析在SF6电流互感器发现缺陷和查找故障中的作用。     

SF6气体绝缘电流互感器动密封的研究与分析

介绍了SF6气体绝缘电流互感器中动密封的应用与设计,并提出了提高动密封性能的方法。     

小型化断路器内部对地闪络的故障分析

针对陕西电网一起小型化断路器发生内部对地闪络的故障,结合故障发生时的相关记录、故障发生后的相关试验以及后期对故障断路器的解体检查,分析了故障产生的主要原因,并提出了相应的防范措施。     

GIS中SF6气体含水量超标原因分析

对气体绝缘开关 (GIS)装置中两种典型的 SF6 气体含水量超标进行了分析 ,指出环境温度影响和电气设备密封不良是导致 SF6 气体水分超标的主要原因 ,提出的解决方法是 :尽量在气温较高时安装 SF6 电气设备 ;设备漏气时 ,先解决密封问题 ;处理气体时 ,尽量在气温较高时进行 ,对设备氮洗 1～ 2次后 ,再充入干燥气体 ;更换已失效的吸附剂     

水分对SF6电气设备的影响和湿度测量的影响因素分析

通过分析SF6体绝缘设备中水分的状态和影响气体湿度测量的因素，说明了温度是影响SF6度的主要因素．测试仪器及被测设备的状态也会对测试结果产生影响；在应用SF6体湿度标准时，相应的校正是必要的。     

SF6绝缘电流互感器放电性缺陷带电检测方法的分析

SF6绝缘电流互感器的常规试验项目很少,难以诊断出内部的放电性缺陷.文中分析了SF6绝缘电流互感器放电性缺陷产生的原因,介绍了带电检测其放电性缺陷的方法和原理.结合一起SF6绝缘电流互感器的放电性故障,分析了超声波局部放电检测法和SF6气体成分分析法的特点:超声波局部放电检测法可以通过对比正常相和故障相的局部放电图谱,...