应用相控合闸技术抑制并联补偿线路断路器直流偏置问题的研究

笔者对带有并联电抗器的线路,合空线操作时流过断路器电流的直流偏置问题进行了分析。在对直流偏置产生的原理、影响因素及可能引发故障风险的工况进行分析的基础上,对控制合闸相位、降低补偿度以及加装合闸电阻等抑制直流偏置的措施进行了比较。并进一步对应用合闸相位控制技术抑制直流偏置的相关技术进行了研究,包括控制策略、反馈参数以及对操作过电压的影响等方面。在此基础上针对典型线路对相控合闸技术的应用效果进行了实测,证明了限制效果的有效性,并对其适用范围进行了分析。     

并联补偿线路合闸操作直流偏置研究

通过理论推导阐述了带有并联电抗器的线路合闸时,断路器电流直流分量的产生机理和影响因素,建立起基于实际线路参数的500 kV德宏博尚Ⅰ回输电工程PSCAD模型,仿真计算并分析合闸电阻、串联补偿装置、合闸相位、并联电抗器投入情况对空载合闸操作时线路电流直流分量的抑制效果,提出可实施的抑制并联补偿线路断路器直流偏置的措施.     

带高抗500kV长线路合闸引起的电流直流偏置问题及应对措施

以重庆电网张家坝—隆盛带高抗500kV长线路为研究对象,通过电磁暂态仿真,研究了典型线路合分闸操作时的电流直流偏置问题,包括不同合闸相位进行各种合分闸联动操作时的电流直流偏置情况。此外还研究了采用合闸电阻及控制相角合闸技术抑制电流直流偏置的效果,结果表明,采用这2种方法可以加快电流过零,降低电流延迟过零出现的概率,但并不能完全消除电流过零延迟现象,对此进行了讨论并给出了建议。     

动态延时分相顺序控制的断路器合闸新方法

针对超高压输电线路并联电抗器引起的直流偏置电流制约断路器开断灭弧,设计了断路器顺序合闸控制原理及相应装置,提出动态延时分相顺序合闸的新方法,适用于电力系统中变电站、发电厂的分相控制断路器特殊目的的合闸控制.经过工厂试验和工程验证,该方案能有效解决输电线路偏置电流影响断路器灭弧的难题。     

动态延时分相顺序控制的断路器合闸新方法

针对超高压输电线路并联电抗器引起的直流偏置电流制约断路器开断灭弧,设计了断路器顺序合闸控制原理及相应装置,提出动态延时分相顺序合闸的新方法,适用于电力系统中变电站、发电厂的分相控制断路器特殊目的的合闸控制。经过工厂试验和工程验证,该方案能有效解决输电线路偏置电流影响断路器灭弧的难题。     

500 kV变电站断路器选相分合闸装置改进方案分析

针对500 kV线路前期存在高抗补偿,后期由长线路改造为短线路,线路高抗引起直流偏置的问题,提出采用分合闸装置的改进方案,从传统的合闸装置与操作箱配合方案和装置软件控制策略两方面对改进方案进行分析,认为该方案可以解决短线路空载合闸时带来的直流偏置问题,降低了由于直流分量引发的断路器无法灭弧的风险,提高了供电的可靠性。     

高补偿过补偿线路合闸电流直流偏置问题研究

文中基于EMTP程序对500 k V台邑一线带高抗进行仿真分析,研究高抗补偿度、合闸电阻、合闸相角及合闸方式等因素对线路直流偏置的影响,综合考虑不同措施的优缺点。结合选相合闸和顺序合闸,通过合理确定不同阶段的合闸时间间隔,提出将空充电流的直流偏置时间降到最小的措施。     

断路器合闸输电线路单相接地短路故障线路两侧短路电流计算与分析

输电线路发生单相接地故障,当短路故障不能及时消除时,线路两侧的断路器在重合闸操作过程中可能存在合闸短路故障的工况。运行经验表明,线路两侧断路器在合闸短路故障时,流过断路器的短路电流存在延迟过零的现象,从而导致断路器开断失败。文中通过建立单相等值电路模型,理论分析了在不同的合闸短路工况下故障线路两侧断路器流过的短路电流表达式,结论表明,由于后合闸断路器对电路拓扑的改变,使得先合闸断路器中流过的短路电流可能会出现延迟过零。又进一步分析与讨论了合闸初始相角α、间隔时间Δt、幅值比K对短路电流的影响规律。最后,通过在PSCAD/EMTDC软件中搭建仿真模型,以实际电网中电厂送出联络线上故障线路两侧断路器合闸短路故障为例,计算与讨论了故障线路两侧断路器流过的短路电流波形及其延迟过零现象。     

500kV交流线路断路器短路电流延时过零现象研究

高压交流断路器切断电流时均在电流过零时才能灭弧,电流延迟过零现象会加重高压断路器的开断负担,并可能造成断路器损坏。为此以伊敏换流站500 kV 5043交流线路断路器现场实际故障为例,通过理论分析及仿真计算研究了交流线路发生单永故障重合期间,交流线路断路器出现短路电流延时过零现象的机理及条件,并得出判断阀值;指明该故障工况若出现在发电厂密集地区,相应线路断路器延时过零现象的概率较大;分析了交流线路断路器不同重合时刻对断路器短路电流的影响。同时,根据伊敏地区交流线路重合闸设备现有功能设置,提出了适用于现场实际的避免流经断路器的短路电流延时过零的反故障策略。     

单相顺序延时选相合闸方式抑制500 kV过补偿线路直流偏置的仿真研究

随着电力系统容量的增加,线路的缩短,基于无功补偿而保留并联电抗器的现象越来越多,如何避免高补偿带来的直流偏置可能造成的系统故障成为一个需要研究的问题。首先基于补偿线路发生直流偏置的机理进行分析,得到了影响线路直流偏置的影响因素。然后基于ATP/EMTP电磁暂态仿真软件建立了仿真模型,并通过仿真计算与500 kV线路试验结果的对比校验了仿真模型的有效性。通过各影响因素的仿真研究,得到不同影响因素的交叉影响特性。通过对采用相控合闸方式的可行性研究,提出了采用单相顺序延时选相合闸方式抑制线路直流偏置的优势。     

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。     

断路器选相合闸技术应用综述与展望

目前,选相合闸技术在无功补偿电容器组、特高压线路、滤波器场等场景应用广泛。本文综述了国内外断路器选相合闸技术的研究现状,介绍了断路器选相合闸技术的应用,深入归纳了介质强度下降率（rate of decrease of dielectric strength,RDDS)、温度、间歇时间等各种因素对断路器选相合闸精度的影响,总结了断路器选相合闸的关键技术和问题,分析了断路器合闸动作时间分散性的产生原因,对断路器选相合闸技术的研究提出一些建议。     

换流站交流出线方式对换流变空投的影响

近年来,输电网中电缆线路占比增加,电缆线路由于其电抗小、对地电容大可能会影响换流站与交流电网的谐振特性。为了分析换流站交流出线方式对换流变空投的影响,分析了换流变空投时励磁涌流和铁磁谐振现象,建立了架空线路和电缆线路2种换流站交流出线方式。以我国典型±500 kV直流工程换流变为例,利用PSCAD/EMTDC仿真研究了换流站不同出线方式、电缆线路占比及断路器合闸电阻对励磁涌流和铁磁谐振的影响,并提出了相应建议。结果表明:不同出线方式对励磁涌流影响并不显著;在电缆线路出线方式下更易发生铁磁谐振,且电缆占比越高,铁磁谐振发生概率越高;断路器合闸电阻对励磁涌流和铁磁谐振均能有效抑制。     

新型组合式直流断路器拓扑及其性能分析

基于强迫换流原理的混合式直流断路器具有速动性良好、可低损耗经济运行的优点,但应用于大规模的柔性直流电网时造价高、经济性差。组合式直流断路器的拓扑,通过在换流站对应的每条母线上仅采用一个昂贵的主断部分,可以有效降低断路器的一次造价,但现有的组合式断路器在任一线路故障动作时存在主断开关接地过程,同时不具备对快速机械开关的失灵保护功能。为此,提出一种新型的组合式直流断路器拓扑,分别分析了其在正常运行时分闸、合闸,线路故障时分闸、重合闸与快速机械开关失灵时动作过程的工作原理,同时对新型组合式直流断路器拓扑的可靠性、适应性等问题进行了分析并给出相应的应对策略。最后在PSCAD/EMTDC软件上对所提组合式断路器的性能进行了仿真分析与验证。     

并联电容器组同步关合最佳目标相位的确定

分析了断路器绝缘特性和合闸时间分散性对并联电容器组同步关合的影响;建立数学模型,给出了根据断路器关合特性和合闸时间偏差确定电容器组同步关合最佳目标相位的方法.根据建立的数学模型,计算了在不同关合特性和开关合闸时间偏差下的同步关合最佳相位和对应的最大开关预击穿电压,为电力系统中电容器组的同步关合控制系统设计提供了理论依据.     

新型多端口直流断路器及其在直流电网保护中的应用

直流电网中,采用高压直流断路器切除故障线路能够有效清除直流故障,但现有的直流断路器投资成本高,系统正常运行时电力电子器件冗余。文中提出一种新型多端口直流断路器(multiport DC circuit breaker,MP-DCCB)拓扑,采用单个主断路器保护多条直流线路,利用通流能力大的晶闸管作为主断路器和直流线路间的控制单元,有选择性地切断故障线路。然后,设计了能够吸收限流电感能量的转移支路来降低避雷器需吸收的能量,并对MP-DCCB断路、耗能以及重合闸阶段控制方式及电气过程进行了理论解析,建立了等效数学模型,研究电压电流应力及经济特性与MP-DCCB关键参数的关系。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建四端双极直流电网进行仿真验证,MP-DCCB能够有效降低断路器投资成本,具备应用于柔性直流电网的工程价值。     

500 kV输电线路断路器合闸电阻配置原则

通过对某500 kV输电线路断路器取消合闸电阻的投切试验、断路器事故进行分析,并对此进行电磁暂态仿真计算,讨论了500 kV输电线路断路器取消合闸电阻的原则,与线路操作过电压幅值、线路两端高压并联电抗器配置情况的关系。研究结果表明,500 kV输电线路断路器合闸电阻配置时,需要考虑线路高压并联电抗器的配置情况,这将直接影响断路器断开的成功与否。