采用特高压隔离开关切合固定串补平台的电容式电压互感器的快速暂态试验

采用特高压(UHV)隔离开关切合串补平台时会产生隔离开关的重复击穿和快速暂态过程,可能导致邻近的电容式电压互感器(CVT)发生故障。为系统研究该暂态过程,通过特高压隔离开关切合串补平台模拟试验,测量了CVT上的过电压水平、快速暂态电压和电流波形,并分析了在CVT高压端上加装保护电阻和保护电感对快速暂态的抑制效果。试验结果表明:隔离开关操作时,CVT端口最大过电压约为1.54倍工频试验电压峰值,远小于其雷电冲击耐受电压,不会对CVT造成严重威胁。快速暂态电流振荡主频为500 k Hz,幅值可达2.2 k A,高幅值和高陡度的快速暂态电流可能会导致CVT内部元件局部过热,并产生局部过电压,进而导致CVT损坏。在CVT高压端加装保护电阻和保护电感能有效限制快速暂态电流的幅值和陡度,对CVT具有较好的保护效果。     

特高压串补平台投切对电容式电压互感器影响的试验研究

特高压串补平台在投切操作过程中,串联隔离开关触头间会出现间歇电弧,同时引起特高压电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)出现绝缘问题,因此非常有必要开展串补平台投切过程对CVT影响的相关研究。构建了实体串补平台、CVT和隔离开关回路实验来模拟特高压串补平台的投切操作,测量出投切过程中CVT上的快速暂态电压和电流;并通过对CVT内部电容元件的快速暂态电流试验,分析研究了串补平台投切过程中CVT的绝缘破坏机制和绝缘耐受强度。试验研究发现,在串联隔离开关操作时,线路电感、串补平台对地电容和CVT电容构成的回路中产生谐振过程,隔离开关触头间的间歇性电弧击穿会造成CVT承受多次的暂态过电压和过电流。另外,CVT电容器元件之间焊接点是最易发生绝缘故障的位置,并总结出目前CVT可以耐受幅值不高于4.5 k A的快速暂态电流。     

1000kV特高压固定串联补偿装置关键元件工作条件研究

基于长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程,利用电磁暂态程序(EMTP),研究了区外和区内故障时,1 000 kV特高压串补关键元件工作条件。研究首次提出:采用金属氧化物限压器(metal oxide varistor,MOV)-并联间隙组合作为特高压串补的过电压保护措施;区外故障时仅由MOV限制电容器的过电压,间隙不动作;区内故障时,火花间隙及旁路开关可以动作,从而将电容器和MOV旁路;特高压串补过电压保护水平为2.3 pu;长南I线和南荆I线串补MOV的最大能耗水平分别为57 MJ/相和45 MJ/相;采用"电抗器+MOV串电阻"型阻尼回路作为串补电容器的放电阻尼装置,电容器放电回路的自振频率约为300 Hz;短路期间,特高压串补火花间隙和旁路开关最大放电电流为153 kA。     

1000kV电压互感器选型及罐式CVT的研制

为满足后续特高压交流工程建设需求,对1 000kV特高压交流工程电压互感器的选型进行了研究,并开展了1 000kV罐式电容式电压互感器(罐式CVT)的研制。同时分析了我国1 000kV特高压交流工程用电压互感器选型所考虑的因素,着重介绍了1 000kV特高压交流工程气体绝缘变电站(GIS)用罐式CVT所具有的特点及试验情况。研制的罐式CVT的耦合电容分压器及电磁单元均为SF6气体绝缘结构,其中高压臂电容为2个金属同轴电极结构,耦合电容分压器额定电容量仅有500pF甚至300pF,二次输出可以满足30VA或10VA的容量要求。该罐式CVT样机已顺利通过例行试验,型式试验及特殊试验。最后对试验中的主要试验项目进行了分析,表明罐式CVT在绝缘性能、误差性能、铁磁谐振性能及暂态响应性能等方面都符合特高压GIS用电压互感器的技术要求。     

南阳站1100kV HGIS VFTO仿真

对隔离开关操作引起的VFTO进行仿真是实现合理的绝缘配合及建设坚强特高压电网的重要课题。针对1 000 kV南阳开关站的HGIS布置,对隔离开关操作引起的VFTO进行了计算分析,计算结果表明,隔离开关中电阻对VFTO具有显著的抑制作用。南阳开关站隔离开关带有500Ω抑制电阻,在最苛刻条件下关合GIS中的VFTO幅值最大为1 266.6 kV,远低于其额定雷电冲击耐受水平2 400 kV;关合一次抑制电阻吸收的能量远低于其额定热容量,因此南阳开关站的隔离开关可以可靠操作。     

基于遗传算法的特高压CVT严格无源宽频建模

针对某特高压变电站内串补平台侧隔离开关操作导致的特高压CVT故障,建立精确的特高压CVT宽频等效电路模型,有助于进行CVT暂态故障的仿真研究。本文采用基于遗传算法的建模方法对特高压CVT进行宽频建模。首先,利用矢量网络分析仪分别测量电容分压器各分压电容的宽频阻抗参数和电磁单元的散射参数;其次,利用基于遗传算法的建模方法分别建立电容分压器及电磁单元的宽频等效电路模型,且所建模型严格无源;最后,在特高压CVT一次侧施加冲击信号,在CVT的不同部位进行测量,并在EMTP中建立特高压CVT电路模型,对实验过程进行仿真,将仿真结果与实际的实验结果进行对比验证了模型的准确性和有效性。     

1000kV/8 kA升流装置的研制

为施加1000 kV工作电压考核的设备(如气体绝缘套管、变压器及电抗器用套管、断路器、GIS、隔离开关等)提供额定工作电流,研制了100kV/8kA大电流升流装置,其绝缘水平与1000 kV输变电设备相同,长期额定工作电流8 kA,电流输出端口额定电压1.2 kV。在介绍大电流升流装置的设计思想(工作原理、组成、参数选择、本体设计、无功补偿及测量系统)的基础上,设计了不同结构电压传感器,为检验和研究1000 kV罐式CVT、电子式电压互感器创造了条件。     

提高特高压串补用旁路隔离开关转换电流开合能力的方法

提出一种提高隔离开关转换电流开合能力的方法,通过在主导电回路中加装并联辅助回路,使得转换电流的开合由并联辅助回路中的真空断路器进行,可大幅提高隔离开关的转换电流开合能力,满足特高压串补用旁路隔离开关的需要。该方法使得电弧密封在真空灭弧室内部,完全消除了电弧对外部设备产生的影响。基于该研究成果研制的特高压旁路隔离开关已通过型式试验验证,并成功应用于特高压工程。     

特高压固定串补火花间隙拒触发事故分析及解决方案

当前超、特高压固定串补用火花间隙的试验及考核均以工频和倍频故障电流为主,基本未考虑故障电流含有直流分量的情况.分析了1000 kV特高压南阳站一起特高压固定串补用火花间隙拒触发事故,认为本次线路故障电流中直流分量幅值较大导致火花间隙触发控制回路中电压测量传感器磁饱和,导致火花间隙触发控制单元未能正确测量出串补过电压水平...     

特高压串补装置瞬态地电位升和电磁骚扰的测量方法和系统

为了对特高压(UHV)串补装置高电位平台上的一次设备绝缘和二次系统电磁兼容(EMC)进行优化设计,需要对隔离开关操作或旁路间隙击穿引起的瞬态地电位升(PPR)和电磁骚扰进行测量。为此,提出了高电位、强电磁环境下的瞬态地电位升和电磁骚扰测量方法。采用电磁屏蔽、直流供电、光纤通信等技术措施,研制了主要由高电位平台上的测量仪器、地面上的监控系统和通信系统组成的瞬态测量系统,该系统包含3个屏蔽区域。进行了特高压串补装置真型试验平台的隔离开关操作试验,获得了瞬态测量信号的幅域、时域和频域等特征。对瞬态测量系统的功能性测试表明:其屏蔽效能40 d B,电磁兼容抗扰度满足国标规定的3级及以上且试验评价结果均为A级,工频耐压和冲击耐压分别为4、10 kV,主要性能指标满足特高压串补装置瞬态地电位升和电磁骚扰的测量要求。     

特高压电容式电压互感器介损和电容测量方法分析

电容式电压互感器（CVT）的电容量和介质损耗角的测量是检验设备绝缘性能的一项重要试验,特高压1 000 kV CVT因其具有自身独有的特性,其试验方法也具有特殊性。比较系统地介绍了特高压变电站中2种不同结构的500 kV CVT电容量和介损的测量方法。主要针对1 000 kV电容式电压互感器结构特殊性采用了一种新的试验方法,通过现场试验,测试结果符合特高压交流试验示范工程电气设备交接试验标准要求,证明采用外高压、内标准、正接法测量CVT中压臂电容C2是可行的。     

特高压输电线路雷击闪络电流的测量

为测量雷电参数,提出一输电线路杆塔的雷电流实测系统即在绝缘子串杆塔侧金具上钳套罗果夫斯基型电流传感器,测量雷击时的闪络电流,进而算出雷电流幅值;以110kV同杆双回线路为例,分析了反击和绕击时闪络电流的频谱,从而确定了传感器的测量频带。实验室中冲击大电流试验研究传感器及测量系统准确性、稳定性和线性度的试验表明:该测量系统能准确反映各种波形的冲击电流幅值,且稳定性和线性度很好。     

1100 kV GIS隔离开关分合容性小电流试验中的暂态电压测量

GIS隔离开关分合容性电流过程持续时间长,同时产生高幅值、大陡度、高频率的过电压。采用新研制的光纤式电压测量系统,对1 100 kV GIS隔离开关分合小电容电流试验中的暂态电压进行测量,得到了分合过程中负载电容上"台阶"状电压波形,同时采用EMTP仿真软件对电压波形进行相应的仿真研究,得到了负载上电压的幅值、频率、波形等相应特性。而且试验和仿真结果一致。证明该测量系统可以用于特高压隔离开关分合容性电流用暂态电压的测量。     

特高压气体绝缘金属封闭式组合电器的现场冲击耐压试验方法

气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)的现场冲击耐压试验能够更有效地检测出金属尖刺、绝缘子断裂等集中性缺陷,已成为设备现场耐压试验的重要组成部分。为此针对1 000 kV淮南—南京—上海交流特高压南京变电站1 100 kV GIS现场雷电冲击耐压试验工程,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对特高压GIS现场冲击耐压试验系统进行建模,并研究了特高压GIS现场冲击耐压试验方式的选取与试验条件对电压波形的影响。研究结果表明:当负载电容C_t7 000 pF时,能够通过调节波前电阻使负载电压满足标准雷电波要求,当负载电容C_t7 000 pF时,无法得到标准雷电波;接入单台断路器的方式试验电压波形质量高,试验工作量大;接入多台断路器的方式试验效率高,但需降低对试验电压波形的要求。接入外置分压器会使电压幅值略微下降、波前时间增加;套管间高压引线长度增加会使波前时间略有缩短,并导致负载电压波形出现振荡,引线长度取20 m较为合适。     

550kV GIS站VFTO计算及抑制方法研究

VFTO对设备的危害随着额定电压的提高而增大,超特高压VFTO的抑制对保障GIS变电站设备安全运行起到重要作用。文中提出一种阻尼母线的设计思想,该阻尼母线由镂空螺线管及与之并联的电阻组成,在工频下,对母线的绝缘性能、通流能力及力学性能不造成影响,在高频下,行波电流在电感端形成高电压,其两端阻尼电阻可在高压作用下吸收行波能量。文中建立某550kV典型GIS站VFTO计算模型,分别对该550kV GIS变电站检修转运行8种情况的40种操作方式下变电站各主要节点VFTO情况进行分析,得到隔离开关操作产生最大VFTO的分布图。依据最大VFTO幅值分布情况加装阻尼母线,经计算,由隔离开关操作产生的高幅值VFTO次数显著减少,整站VFTO最大幅值由3.0 p.u.降低至2.2 p.u.而将母线Ⅰ右端出现的3.0 p.u.的幅值降低至了1.4 p.u.。研究结果表明:阻尼母线可有效降低VFTO幅值及频率,对降低由于VFTO造成的GIS内部设备、外部连接设备以及二次设备的安全问题有显著效果。     

特高压大容量GIS 雷电冲击波形调试研究

雷电冲击耐压试验是检验GIS(Gas Instulated Switchgear,气体绝缘全封闭配电装置)设备绝缘性能的重要手段。特高压大容量GIS设备的雷电冲击试验经常遇到波头时间Tf和过冲系数?超标问题。本文依托厦门理工学院高压电力大厅的试验场地和3000kV/300kJ冲击电压发生器,以1100kV GIS设备(电容量为2500pF)为研究对象,试验中通过优化波头电阻排列、改善高压导线布置、串接阻容装置等方法,使试验波形中的波头时间Tf从最初的1.84?s降低到1.56?s,同时保证过冲系数β不超过10%。本文对特高压大容量设备雷电冲击试验具有一定借鉴意义。     

ZF12-145(L)气体绝缘金属封闭开关设备主要元件的研制

引言ZF12—145(L)GIS是在原有GIS的基础上,经过大量电场计算分析和优化改进,自行研制开发出的具有国际先进水平的产品。该GIS采用电动、弹簧操动机构,其组成元件包括断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器、氧化锌避雷器、共箱母线、进出线套管、电缆终端等一次电气设备和相应的二次控制、测量和监视装置。根据用户的需要可组合成不同的主接线方式。一个典型的进出线间隔形式如图1所示。项目参数额定电压/kV145额定电流/A3150额定频率/H z50额定短时耐受电流(3s)/kA40额定峰值耐受电流/kA1001m in工频耐压(相对地/断口…     

便携式SPD测试仪组合波发生器的仿真与试验

为检测现场用电涌保护器是否损坏、老化,通常要测量直流1mA电压.泄漏电流以及冲击组合波下的SPD动作特性[1].本文通过电路参数计算和EMTP-ATP仿真电路元件对输出波形的影响,得出了波头时间主要由电感决定,波尾时间主要由电容量和放电回路的总等效阻抗决定.并在此基础上研制出最大幅值为6kV/3kA的冲击组合波发生器....     

特高压串补线路中性点小电抗工作条件研究

特高压串补线路发生单相故障后,在串补电容器残压及其放电电流作用下,高抗中性点小电抗的电气应力特性与无串补线路发生变化。远距离特高压线路有加装更高补偿度串补的需求,使得串补线路的中性点小电抗过电压、过电流幅值可能超过现有小电抗设备的设计参数,有必要深入研究并提出有效对策。高幅值的低频振荡电流流经高抗可能致其饱和,使得中性点小电抗电气应力与将高抗视作线性元件时存在差别,目前尚未开展过相关研究。探讨了串补对特高压线路高抗中性点小电抗过电压、过电流问题的影响机理,基于典型系统条件仿真研究了提高串补度、高抗饱和对中性点小电抗过电压、过电流的影响特性,分析了联动旁路措施的抑制效果,并提出了解决小电抗电气应力超过现有设计参数问题的对策建议。研究成果可为特高压串补线路的工程设计、小电抗设备选型提供技术支撑。     

变压器类产品专利(070078～070088)

070078一种降低大容量自耦变压器冲击感应电位的方法200410050672.X 特变电工沈阳变压器集团有限公司(高兴耀、钟俊涛、孙涛)一种降低大容量自耦变压器冲击感应电位的方法,它是针对雷电冲击波对电气产品造成击穿、短路、起火等危害之防御方法存在缺欠,提出一种适用于超大容量自耦有载调压变压器防雷电冲击电位的方法,该方法是在控制磁通量变化的激磁Ⅱ绕组上,设置了用于吸收冲击波电位的电容,并与之并联,其电容量为9 000pF～12 000pF,冲击耐压值为475kV～525kV,此方法吸纳冲击波电位能力强,安全可靠,益于产品质量提高和降低成本。