燃弧间隔对10 kV电缆线路的影响

弧光接地过电压严重危害10 kV输电线路,理论上弧光接地过电压幅值是额定值的3～3.5倍,实际中由于燃弧时间间隔和燃弧时间等因素过电压的幅值低于理论值,为了更好地分析电弧重燃与熄灭的过程,建立与实际情况更为吻合的电弧模型,对燃弧时间间隔对过电压和故障点电流的影响进行分析。通过建立准确的电弧模型分析电弧重燃的时机与过电压水平的关系,分析电弧的燃弧特性为预防弧光接地过电压提供理论依据。研究建立了Mary电弧模型,通过分析两次电弧燃弧时间间隔对弧光接地过电压和故障点电流的影响,发现两次燃弧时间间隔越长电弧产生的整体过电压水平越低,电弧重燃后的电流也会随着间隔的增加幅值不断降低。     

双断口真空断路器开断特性的试验与仿真研究

为分析双断口真空断路器的开断特性,建立了双断口真空断路器的合成开断试验平台和基于一种改进真空电弧模型的电磁暂态仿真平台。对开断电流、电弧电压、燃弧时间和瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)分配比例等参数进行了试验测量,通过仿真诊断等离子体参数,对试验结果进行了机理分析。结果表明:过长的燃弧时间会导致过大的燃弧能量和转移电荷,可能使电弧发生集聚;高压断口的延迟分闸会造成弧后残余等离子体特性的差异,从而加剧双断口真空断路器TRV分配的不均匀性;这2种情况均不利于开断。此外,双断口真空断路器均压电容的取值除了考虑TRV均匀分布外,还应兼顾弧后阴极表面电场分布的一致性,过大的均压电容反而不利于开断。因此,燃弧时间及其同步控制和合理均压电容值的选取是双断口真空断路器成功开断的关键。     

双断口40.5kV真空容性开断最佳燃弧时间确定试验研究

为了分析双断口真空容性开断在断口非同期动作条件下的最佳燃弧时间,文中分析了双断口真空容性开断断口电压分布特性,研究了开断过程断口过电压计算表达式。采用电路原理分析方法,从理论上计算了不同燃弧时间下的断口过电压值。并对实际样机真空开断重燃特性进行了试验验证。基于理论计算结果及试验结果,给出了40.5 kV双断口真空永磁机构容性负载投切真空断路器燃弧时间参考值。     

压气式SF6断路器气流场的分析与近区故障开断性能的计算

本文通过对灭弧室气流场模拟,分析了断路器开断过程中气流变化的规律,剖析了电弧电流过零瞬间上游的气压与开断性能的关系,并结合实际模型对燃弧时间及燃弧时差进行了计算。     

新型强迫换流型限流断路器真空介质强度的恢复特性

为了保证新型强迫换流型真空直流限流断路器关断短路电流的可靠性,对该型断路器分断过程的真空介质恢复特性进行研究。设计了与断路器关断过程等效的介质恢复试验方案,通过等效试验结果和理论推演公式的拟合,得到了新型强迫换流型限流断路器真空灭弧室触头打开过程的动态介质强度恢复规律。研究结果表明:减小燃弧能量、提高触头运动速度可提高真空灭弧室介质的临界击穿电压;综合考虑燃弧时间与燃弧能量及触头开距的关系,随着燃弧时间的增加,真空灭弧室临界击穿电压先减小后增大。所得介质恢复规律可以作为新型断路器优化设计的参考依据。     

真空断路器投入并联电容器的过电压分析及防护

真空断路器在合闸投入并联电容器的过程中,可能会产生严重的过电压,导致相关设备损坏,国内已有多个变电站出现此类故障。为此以某110 kV事故变电站10 kV系统为对象,研究了过电压产生的原因,发现如果真空断路器在电流即将过零点时开始合闸,由于出现合闸弹跳,断口间会出现燃弧-熄弧-燃弧的现象,导致电容器上串联的电抗器与杂散电容产生谐振引发过电压,该过电压的出现随合闸时刻的不同呈现随机性。为深入研究该过电压特性,基于电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了真空断路器投切并联电容器过电压计算模型,分析了不同合闸时刻电压、电流波形,提出了过电压防护措施并进行了计算验证。计算结果表明,合闸时过电压幅值标幺值最高可达8,在串联电抗器侧加装避雷器可将过电压标幺值抑制在3以下(基准值为8.98 kV)。该结果证明了理论分析的正确性和防护措施的有效性,为保障真空断路器安全投入并联电容器提供了理论依据。     

SF6自吹断路器燃弧过程压力温度的模拟计算及分析

本文以喷嘴喉部截面为界,视储压室和排气室为压力和温度各自均一的两个空间,将储压室容积、喷嘴半径、排气室与储压室的容积比等主要结构参数及与燃弧过程相关的分闸速度、初充气压、开断电流、弧柱电位梯度、气体对电弧能量的吸收系数等用可代参量表示.联解储压室和排气室变质量气体状态方程及燃弧过程动态能量平衡方程,模拟计算了不同起弧相角下压力、温度和吹弧压力比的变化过程。分析计算所得数据将有助于断路器灭弧室的设计。     

SF6断路器电弧电流过零后介质强度恢复特性数值计算

从实际ＳＦ６断路器灭弧室的基本结构出发，采用ＦＬＩＣ法计算了断路器在短路开断过程中灭弧室内热气流的流动特性。在计算中成功地加入了电弧模型，较好地模拟了电弧对气流的作用，对不同燃弧时间对气流特性的影响了计算分析，并应用流注理论获得了不同燃弧时间下的介质强度恢复特性。     

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。     

双能式SF_6高压断路器灭弧室结构设计及熄弧特性仿真研究

为满足现代电网快速切断和保护的需求,SF_6高压断路器作为主要的一类线路保护装置,其灭弧性能有必要得到加强。针对目前自能式SF_6高压断路器灭弧时存在反应时差,提出一种新型活塞助气双能式SF_6高压断路器灭弧室结构,并以此为研究对象,在分析双能加强气流形成与灭弧机理的基础上,建立灭弧过程的气流场模型与电弧模型,采用Fluent软件对灭弧室内双能加强气流截断电弧时电弧耦合气流温度场变化过程进行仿真分析。仿真结果表明:提出的双能式灭弧室结构拟用于110 kV电压等级进行灭弧时具有良好的熄弧特性,能在5 ms时间内熄灭工频电弧并且可以在后续时间内有效抑制弧触头间二次燃弧。该灭弧室结构能够在电弧熄灭后继续保持灭弧通路内有冷态气流通过,可快速降低热膨胀室内的燃弧余温。通过该研究可以为提高SF_6高压断路器开断能力提供技术参考。     

电抗器过电压吸收装置应用分析

针对变电站电抗器投切过程中易产生过电压,导致真空断路器爆炸、烧毁等问题,分析了投切电抗器时过电压产生的机理及常规治理措施的不足。提出通过在电抗器加装过电压吸收装置,达到限制过电压水平、减少过电压对真空断路器冲击的目的。在锡林郭勒电业局220 kV高力罕变电站串联电抗器及220 kV玉龙变电站并联电抗器加装过电压吸收装置后,有效降低了电抗器投切时的过电压水平。     

10 kV变/配电所消弧保护方式的改进

雷电或弧光接地过电压往往造成高压配电柜内元器件损坏、甚至爆炸,是变/配电所设备损坏的主要原因,一旦故障发生,会造成大面积和长时间停电。通过故障消弧柜的故障原因查找和消弧保护原理分析,对现有消弧保护方式和避雷措施进行改进。在变/配电所进线电缆处安装零序电流互感器,发生单相弧光接地时,根据零序电流方向判断弧光接地发生在所外还是所内,对所内弧光接地过电压采取消弧控制,所外弧光接地过电压时仅报警,从而减少不必要的消弧控制和因消弧控制而导致系统金属性接地的次数。     

一起220kV SF_6断路器爆炸事故的原因分析及仿真计算

针对广东500 kV北郊站220 kV北石乙线开关爆炸事故,利用ATP-EMTP软件进行了仿真计算,计算结果表明:事故可能是由连续雷击造成的,北郊变电站的输电线进线段不设防(未装避雷器)是重要原因之一,北郊变电站线路侧无避雷器保护,断路器在开关断开的情况下难以抵御雷电侵入波,因而造成北郊变电站断路器发生爆炸。     

一起电容器组真空断路器爆炸事故分析和预控

真空断路器以其优越的灭弧性能和免维护的优点大量运用于变电站的10 kV电压等级中,它主要起分合线路的负载电流和切断故障电流的作用。由于真空断路器熄灭容性电流比感性电流要困难得多,因此,电容器组开关因未能灭弧而引发的爆炸事故时有发生。文章通过分析一起10 kV电容器组开关的爆炸事故,分析其中的原因,并提出相关预控措施。     

不同工况下断路器过电压仿真及防护措施

针对近年来敞开式变电站内断路器雷击频繁损坏问题,在电磁暂态计算程序EMTP中建立计及工频电压和感应电压影响的仿真分析模型,仿真计算了断路器在不同工况下的过电压水平,分析了断路器损坏的原因,对比了两种不同方案的雷击防护效果。结果表明,断路器断开下遭受雷击产生的过电压是导致其绝缘击穿损坏的主要原因;对于500kV及以上电压等级线路,断路器绕击侵入波过电压较反击严重;雷击下断路器有效防护方式是在其线路侧安装无间隙避雷器,避雷器安装位置不宜直接套用规程的做法,可通过仿真计算后确定,本文研究结果可供相关人员参考。     

电缆出线变电站连续两次雷击仿真及防护措施

针对某电缆出线变电站近区连续遭受两次雷电绕击的事故,基于PSCAD/EMTDC搭建仿真模型并进行了过电压的仿真计算.雷击点位于变电站进线第二基杆塔处,仿真分析了发生第一次雷电绕击时,绝缘子片数和出线电缆的长度对绕击过电压的影响,以及发生第二次绕击时不同的避雷器配置方案对热备用状态下断路器过电压的影响.仿真结果表明,绝缘子片数的增加会增大绕击过电压幅值,不同电缆长度对限制过电压的效果具有明显的差异;发生第二次雷击时,通过在站内断路器断口侧及变电站第一基杆塔绝缘子旁安装避雷器,能够有效减小断路器过电压幅值.     

500kV砚都站断路器均压电容爆炸事故仿真分析及反措建议

针对一起500 kV变电站隔离开关操作过程中发生的触头关合不到位引起的断路器均压电容爆炸事故,运用电磁暂态软件ATP/EMTP编程建立了电弧重燃模型,从过电压以及能量积累两方面对事故原因进行了分析。结论认为事故是由系统通过电弧向均压电容与线路对地电容构成的串联电容多次充电引起的,均压电容两端电压波形包含基频、高频两个分量,长时间工频电压和操作电压的叠加作用效应最终导致均压电容发生绝缘击穿。根据仿真计算对事故反措提出了建议。     

炸气流灭弧性能及应用效果分析

为了研究爆炸气流灭弧防雷间隙的灭弧特性,通过对该灭弧防雷间隙的爆炸气流工频灭弧试验,得出了该灭弧防雷间隙的工频续流电弧在4 ms时间内即被强气流吹灭,气流维持时间大于6 ms。同时建立链式电弧模型和Mayr电弧模型分别对电弧所受气流压力和爆炸气流灭弧防雷间隙的能量散失特性进行研究,并利用力学软件ANSYS14.0对强气流干扰下的电弧能量进行仿真分析。从结果分析可知电弧在气流强压力作用下能量迅速耗散,并在极短时间内被截断熄灭。在实际运行中,降低雷击事故率97%,灭弧效果明显。     

500kV北郊变电站断路器雷击过电压仿真计算

利用ATP-EMTP电磁仿真计算程序对广州供电局500 kV北郊变电站北石乙线因雷击造成线路电流互感器(current transformer,CT)U相闪络、断路器U相爆炸过程中可能产生的过电压进行了仿真计算,分别计算了切空线过电压和二次雷击过电压.计算结果表明二次雷击产生的小幅值雷电侵入波在线路上传递过程的反射和叠加导致北郊变电站侧断路器重击穿、CT闪络,并最终导致断路器爆炸.     

高压直流输电用无源型直流转换开关电弧电流特性研究

直流输变电系统用无源型高压直流转换开关是直流系统中的重要运行设备,其运行工况及工作特性极其特殊。笔者通过对高压直流转换开关工作原理及工况进行研究,并依据试验测得的断口电弧电流曲线的特征,对高压直流转换开关开断转换电流的电弧电流特性进行理论研究及分析,给出了电弧电流特性函数,指出高压直流转换开关开断的关键点是断口的弧阻小,变化率大,L1C1辅助支路频率高,才能开断较大的直流电流。