特高压系统中的短路电流直流分量与零点漂移

结合1000 kV特高压试验示范工程及规划的中国特高压电网,研究了交流1100 kV断路器瞬态问题中的短路电流直流分量衰减时间常数及交流电流过零点的漂移现象,在此基础上提出了我国交流1100 kV特高压断路器的工作条件建议,如特髙压断路器试验的短路电流直流分量衰减的时间常数等。     

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。     

计及短路直流分量的支路断路器开断能力校核

随着电力系统互联规模的扩大,电网抗阻比越来越大,迫使短路电流直流分量衰减时间常数越来越大,进而影响了断路器的开断能力。目前,实际电网对断路器开断能力的校核通常仅考虑短路点的周期分量,而未考虑直流分量和支路短路电流的影响。首先对比分析各种断路器校核中考虑直流分量校核断路器开断能力的折减方法;然后,结合分支短路电流直流分量的计算方法,考虑断路器动作顺序,制定断路器开断能力校核方法;最后,结合某地区电网计算故障点连接分支上的短路电流周期分量和直流分量,以校核断路器开断能力。算例表明采用折减系数法可以充分考虑直流分量衰减时间常数对开断能力的影响,为电网规划运行和设备选型提供参考依据。     

计及短路电流直流分量的断路器实际开断能力分析

基于短路电流直流分量衰减时间常数计算,推导了短路全电流有效值计算公式,分析了直流分量对断路器实际开断能力的影响。以特高压交直流入赣的规划电网数据为仿真算例,开展江西电网500 kV和220 kV母线短路电流校核,计算结果表明部分母线的直流分量衰减时间常数会超过相应断路器的标准时间常数,断路器实际开断能力对应的交流分量值将小于额定开断电流。仅考虑短路电流交流分量的校核结果偏于乐观,计及直流分量的校验结果更为苛刻,有利于尽早开展短路电流应对措施研究,最大限度消除电网运行风险,并为断路器选型提供理论参考。     

特高压交直流接入对江西电网短路电流的影响研究

详细分析了特高压交直流接入后江西电网短路电流水平,研究了目前应用最广泛的短路电流限制措施。对江西电网短路电流交流分量达到开断遮断电流90%的节点进行直流分量衰减时间常数计算,研究了江西电网短路电流直流分量对断路器开断能力的影响。分析了江西电网短路电流增加的原因,并提出了应对短路电流超标问题的措施和方法。研究结果为未来2-3年特高压交直流将接入江西电网的规划提供理论依据和技术支持。     

特高压配套750 kV线路重合闸过程的短路电流直流分量对系统稳定性影响分析

针对特高压直流外送型电网直流分量对系统稳定性的影响问题,分析了特高压配套线路短路故障后,在不同重合闸方式下断路器重合于永久故障后,短路电流直流分量对其开断能力的影响.利用电力系统分析综合程序PSASP,计算特高压系统中重合闸过程短路电流直流分量衰减时间常数,校核直流输送功率与火电开机不同方式下系统稳定性及短路电流因子....     

1100kV63kA断路器通过T100a短路开断试验

日前,西安西电开关电气有限公司为特高压后续工程研制的1100kV GIS用断路器,在国家高压电器质量监督检验中心（西安高压电器研究院）成功通过了方式T100a短路开断试验,即非对称条件下、满容量63kA短路电流开断,直流分量时间常数达到120ms。特高压建设部组织中国电科院和国内专家对试验进行了全程见证。     

高压断路器电流零点延迟开断回路计算及试验

高压断路器利用交流电弧过零熄灭这一机理来完成电流开断,但随着特高压工程和直流电网的建设,系统中会出现电流零点延迟现象,对高压断路器的开断造成影响。采用非同步三相短路故障回路,分析了电流零点延迟现象产生的原因,并采用PSCAD软件对回路进行了仿真计算。计算表明：发生B、C两相短路时,当A相电流源电压的初始相位角α为90°或270°时,回路具有最大的直流分量,此时当两相短路经过5 ms发展成三相短路时,在B相中产生正向电流延迟零点现象;当两相短路经过15 ms发展成三相短路时,在C相中产生负向电流延迟零点现象。利用此现象,研究开发了一种电流延迟零点合成试验回路,并实现了高压断路器的电流延迟零点开断试验验证,结果表明断路器在开断过程中产生的电弧电阻会使回路中直流分量减小,从而导致电流延迟零点时间减小。     

区域电网电磁暂态等值及短路电流直流分量分析

西北电网电源接入密集、电压级差大,容易引起短路电流超标。但常规限流措施会增大短路电流直流分量的衰减时间,影响断路器的开断能力。文中针对我国西北某大级差、电源密集型电网,搭建了多节点复杂电网发生短路时电磁暂态的等值简化计算模型。在该模型的基础上研究了短路电流直流分量对断路器开断能力的影响,分析了直流分量衰减时间常数折算的方法,并在采取常规限流措施的基础上计算了加装电阻型超导限流器对超标厂站直流分量的抑制效果。结果表明：直流分量的衰减时间常数不能直接作为断路器选型的依据,需要将其折算至标准规定的试验基准值下;电阻型超导限流器可以有效地抑制加装位置附近回路的短路电流直流分量,加装后时间常数下降25%左右,但是对电气距离较远的厂站抑制作用较弱。文中的结论能为断路器的合理选型以及限流新技术的应用提供参考意义。     

断路器短路电流开断能力评估

电网的发展使得电网中X/R值越来越大,导致发生短路故障时短路电流直流分量的衰减越来越慢,使断路器开断短路电流的能力下降。通过给出利用短路电流全电流计算短路电流直流分量及其衰减时间常数的方法,利用包络线法求取短路电流直流分量,采用最小二乘法拟合直流分量衰减时间常数。算例中给出了断路器实际开断能力的仿真计算,为电网的安全稳定运行提供了指导。     

特高压断路器的瞬态恢复电压研究

结合晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压试验示范工程,研究了交流1100 kV断路器瞬态问题中的断路器开断短路电流或失步解列后的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)内容。在此基础上提出了我国交流1100 kV特高压断路器的工作条件建议,分析了特高压断路器TRV问题的前景。认为我国特高压电网断路器在不采用分闸电阻的条件下,可满足IEC断路器扩展标准和正在修订的我国电力行业断路器标准中对TRV的要求。     

特高压交流输电系统短路电流零点漂移影响因素分析及防治措施

在特高压输电系统中,当线路发生故障时,断路器动作会产生较高的瞬态过电压,其中直流分量部分可能会使故障电流出现零点漂移现象,使断路器灭弧室内燃弧时间延长,影响断路器的开断能力。为此,首先结合特高压示范工程,对影响零点漂移的因素进行了理论分析,并根据浙江北—上海西特高压输电线路,考虑断路器断开时的电弧模型,利用ATP/EMTP进行了仿真计算,得出:影响特高压零点漂移的因素有故障发生时刻、故障点的接地电阻大小、故障点的位置,以及负载电流的大小,其中负载电流的变化可能会引起长达2个周波以上较严重的零点漂移。最后总结出断路器串联50Ω的合闸电阻可有效减小短路电流首次过零时间。     

南阳特高压断路器失灵保护的研究

晋东南-南阳-荆门特高压示范工程的正式投运标识着特高压电网的建设已进入快速发展阶段,但是特高压二次系统时间常数的增大使得CT拖尾现象变得不可忽视。一方面,对特高压断路器CT电流互感器的选型提出了新的问题,只选择TPY次级则会进一步恶化CT拖尾现象,选择P次级则增加成本。另一方面,CT拖尾对断路器失灵保护的正确动作造成了负面的影响。针对该情况,对特高压3/2断路器接线方式下断路器的失灵保护进行了研究,并提出一种针对性的改进方案。通过对比分析、仿真实验以及数模实验结果,证明该修改方案是切实可行的。既能有效地解决特高压断路器CT电流互感器的选型问题,也能有效地解决CT拖尾对失灵保护的危害问题。     

小型交流断路器在直流电路中的应用

讨论了小型交流断路器在直流电路中的灭弧原理。由于直流熄弧电流不存在自然的过零点，因此必须强制过零才能熄灭直流电弧。分析了直流电路中电感和时间常数对直流电弧熄灭的影响。在分析交、直流瞬时脱扣整定电流的差别的基础上，给出了选择断路器的要点。最后，介绍了小型交流断路器在直流电路中的实际应用。     

电力系统短路电流直流分量及其对断路器开断能力的影响

短路电流中的周期分量和直流分量对系统短路容量都有贡献,而后者在工程应用中没有引起足够的重视。从仿真计算和实际故障录波2方面介绍了超高压输电网中短路电流直流分量的衰减情况,定量估计了直流分量对运行中的断路器开断能力的影响。最后,对运行中的断路器的开断能力和关合能力做出了综合评价,并得出结论:如果按短路电流周期分量校核断路器开断能力,则需要留有10%～30%的裕度,以考虑开断电流中可能存在的直流分量;限制运行中的断路器使用的仍是其开断能力而不是其关合能力。     

变电站直流断路器选型配置及级差配合研究

介绍了直流断路器作为直流系统元件的重要性,分析对比了新旧版《电力工程直流系统设计技术规程》的差异,通过研究直流断路器选型配置和级差配合的要求,并以实际工程为案例,结合现场调试和数据分析,得出了直流断路器的选配方法,指导了设计单位对新版直流规程的应用,保证了直流系统的设计可靠性。