输电线路潜供电弧自熄特性仿真

潜供电弧自熄特性影响输电线路的单相重合闸时间,对提高系统的输送容量和可靠性至关重要。基于经典的Mayr电弧模型,采用非线性时变电阻描述弧道特性,建立了弧阻方程,分析潜供电弧的运动特性,获得电弧实时长度以迭代计算弧道电阻,根据能量守恒原则提出了判断电弧是否自熄的弧阻判据。给出了输电线路潜供电弧的计算电路,进而阐明了计算电弧自熄特性的仿真流程。利用长间隙小电流电弧试验数据,对潜供电弧仿真模型的待求变量进行参数估计,编制了实用仿真程序,计算了电流、电压、弧阻和燃弧时间等电弧特性,与试验结果进行了对比分析。结果表明,潜供电弧电位梯度为1 500～2 000V/m,计算结果与电弧试验波形接近,燃弧时间的计算误差在工程允许误差范围内,提出的潜供电弧仿真模型及计算方法合理可行。     

电力系统潜供电弧自灭特性的模拟研究

本文叙述了对交流高压及超高压电力系统潜供电弧自灭特性，以及以２０．２ｋＶ模拟电弧进行试验研究的结果。潜供电弧的电流值范围为１１．２～７８．８Ａ，它可以覆盖２２０～１１５０ｋＶ各电压等级线路的潜供电弧参数。     

特高压交流输电线路单相接地潜供电弧仿真

输电线路发生单相接地故障引起的潜供电弧的随机性较强,为弥补模拟试验的不足,数字建模和仿真已成为研究潜供电弧的重要工具。鉴于此,提出了一种计算潜供电弧自熄特性的仿真模型,以特高压交流试验示范工程为例,计算了电弧的运动特性、电弧电流波形,得到了潜供电弧自熄时间,仿真结果与现场实测结果基本一致,表明所提出的潜供电弧仿真模型具有较大的工程实用价值。     

补偿电抗器的存在对潜供电流及潜供电弧特性的影响

以模拟试验为依据，结合文献报道的现场人工接地数据，详细分析补偿电抗器对潜供电弧特性的影响。补偿电抗器的存在使潜供电流减小，恢复电压降低，潜供电弧燃弧时间大大缩短，并使风速对潜供电弧９０％概率燃弧时间的影响明显减少。     

半波长输电线路潜供电弧弧根运动和熄灭特性实验研究

潜供电弧是发展特高压半波长输电技术面临解决的关键问题之一。采用典型的特高压输电线路参数配置,通过计算仿真获得了半波长输电线路单相故障时潜供电流和弧后恢复电压梯度的分布规律。采用分布参数模型,通过对三相耦合电路的合理简化,给出了半波长线路潜供电弧物理模拟的单相等值实验拓扑。基于建立的物理模拟实验平台,获得了半波长线路潜供电弧的弧根弧柱运动图像和熄灭特性。实验发现半波长线路潜供电弧的阴极和阳极弧根运动具有明显的极性效应,并进一步分析了阴极和阳极弧根的运动机制与特征。实验指出,不同的补偿网络对半波长潜供电弧的熄灭特性影响较大,适当的补偿条件可使得潜供电弧的熄灭时间大为缩短。该研究工作可为发展特高压半波长输电线路潜供电弧的抑制技术提供参考依据。     

潜供电弧的仿真分析

介绍了超高压输电线路上产生潜供电弧的机理。基于电路原理得出恢复电压和潜供电流的数学表达式,运用MATLAB编程得到恢复电压和潜供电流的数值。通过SIMULINK组建模块,仿真整个电路,得到恢复电压和潜供电流的波形图和数值。分析快速接地开关抑制潜供电弧的机理,在线路上安装快速接地开关,选用电动弹簧操作机构来提高HSGS的关合速度,降低弧道上的潜供电流和恢复电压,减少了潜供电弧的熄灭时间,从而确保了单相自动重合闸的成功。     

500kV潜供电弧自灭特性的现场测试研究综述

５００ｋＶ输电线路的潜供电弧会影响单相快速自动重合闸的成功率,经试验研究认为,当超高压输电线设备中性点小电抗的并联电抗器时,潜供电流将受到限制,燃弧时间将缩短,有利于提高单相自动重合闸的成功率。     

基于频率相关模型的潜供电弧参数的计算与分析

特高压输电线路上潜供电弧的存在影响系统的供电安全和稳定运行,如果不能及时熄灭,将造成单相自动重合闸的失败,因此有必要对潜供电弧进行深入系统地研究。输电线路参数是影响潜供电流和恢复电压的主要因素之一,对于特高压长距离输电线路必须要考虑线路的分布参数特性。由于线路集肤效应的存在,线路参数的分布特性实际上是频率的函数。笔者根据频率相关参数电路理论,建立了特高压输电线路单相接地故障后潜供电弧参数的传输线方程,对潜供电弧产生的物理过程进行详细的分析,给出了恢复电压和潜供电流的边界条件和初始条件,并对其进行系统的计算和分析,得出恢复电压和潜供电流的变化规律,即恢复电压静电感应分量与线路长度无关,与故障点位置无关,电磁感应分量值与故障点位置密切相关;潜供电流也由静电感应分量和电磁感应分量组成,二者均与故障点位置密切相关。文中的研究成果为进一步分析潜供电弧受各种条件和因素影响的程度提供了基础。     

特高压线路熄灭潜供电弧的方法比较

单相自动重合闸的可靠实施与潜供电弧的快速熄灭密切相关.介绍了潜供电孤的产生机理,详细阐述了并联电抗器加中性点小电抗、选择开关式并联电抗器组、串联补偿、快速接地开关、混合式单相触发跳闸等熄弧方法的特点及其应用范围.结合我国在建的特高压输电工程,提出参考性建议:采用高抗中性点加小电抗仍然是目前最可取的方法;开关式并联电抗器组在未来长距离特高压输电线路特别是不换位线路中可以考虑采用;可控电抗器作为理想的补偿措施,还有待于技术进步.     

电力系统潜供电弧无补偿情况的试验研究

在单相接地故障保护断路器断开后，由非故障相将通过电容和互感向短路点继续供电，形成所谓的“潜供电流”和“潜供电弧”。潜供电弧如不能及时熄灭，有可能造成重合闸失败，因而导致更严重的事故发生。为此，在国外研究的基础上，从１９９１年开始，我国电力部也将“５００ＫＶ潜供电弧自灭特性的研究”列为重大科研项目，并于１９９４年在华北电力科学研究院沙河试验站进行了模拟试验。文章介绍无补偿电抗情况下试验的方法、过程和     

长距离输电线路潜供电弧弧根跳跃与弧长剧变的物理机制与仿真

建立了长距离输电线路潜供电弧物理模拟实验平台,使用高速摄像仪拍摄潜供电弧的运动发展过程。实验发现,潜供电弧阳极弧根存在明显的跳跃现象,且潜供电弧运动过程中电弧长度经常出现暂时变短的现象,在电弧熄灭前的瞬间,电弧长度会急剧上升。为明晰引起上述现象的内在作用机制,建立了链式电弧模型,对长距离输电线路潜供电弧进行仿真分析,结果表明弧根跳跃与热浮力和电极结构密切相关,电极结构水平时潜供电弧弧根跳跃次数明显减少,更有利于电弧的疏导与熄灭。电弧长度暂时变短是由弧柱间短路引起的,而熄灭前潜供电流突然增大引起弧长的剧变。进一步研究了潜供电弧燃弧时间与风力之间的关系,风速较大时,风载荷在电弧受力中占主导作用,燃弧时间分散性较小。仿真还发现导线互相垂直时潜供电弧运动更为剧烈复杂,电弧更容易熄灭。     

考虑潜供电弧初始位置随机性的电弧仿真模型

短路电弧向潜供电弧转换过程中,因短路电弧直径远大于潜供电弧,潜供电弧出现的具体位置不能确定,潜供电弧初始位置具有随机性。针对这一问题首次建立了仿真模型,认为潜供电弧出现的位置与空间电导率有关,电导率越大,越容易击穿形成潜供电弧。基于此种认识,计算了空气电导率与温度之间的关系,进一步求得了不同短路电流下电导率沿电弧径向分布规律。在此基础上,仿真计算了不同短路电流下潜供电弧初始弧长的随机性,进而将潜供电弧初始位置随机性模型应用到链式电弧模型中,对潜供电弧进行仿真计算,获得了具有分散性的潜供电弧燃弧时间,并将仿真结果与实验结果相比较。结果表明:电导率随温度变化呈先增加后平坦最终降低的规律;电流为1 k A时电导率沿电弧径向单调递减,而电流为25 k A时电导率沿电弧径向呈现先增加后减小的趋势;随着短路电流的增大,潜供电弧初始弧长平均值与弧长的分散性也随之增大;燃弧时间计算结果与实验结果整体趋势一致,相对误差较小,计算模型可靠。     

特高压同塔双回输电线路潜供电弧模拟试验等价性研究

潜供电弧的自灭时间决定着单相重合闸的重合时间和成功率,潜供电弧自灭特性的研究是保证单相重合成功的关键技术。特高压同塔双回输电线路潜供电弧试验室模拟试验是唯一行之有效的潜供电弧自灭特性研究方法,该文给出了试验室单相试验回路的由来,并证明了单相试验回路与特高压同塔双回六相回路的等价性;提出;“长弧”和“短弧”的概念,在模拟试验中采用;较短电弧代替较长电弧,并从理论分析及试验室试验2方面,给出了特高压同塔双回输电线路潜供电弧试验室模拟试验等价性的研究。     

特高压输电线路潜供电流影响因素的研究

为了研究潜供电弧的熄弧时间,提高单相自动重合闸的成功率,对影响潜供电弧的参数进行了理论分析,并利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了输电线路发生单相接地故障后,模拟电弧发展的模型,并以晋东南-南阳-荆门1 000kV特高压交流试验示范工程为例,分析了影响特高压输电线路潜供电流的因素,其中包括导线布置方式、线路换位方式、线路输送容量、线路的结构等。本文的分析结论将为减少潜供电流的方法提供理论依据,对将要建设的特高压输电线路有重要的参考意义。     

中性点经小电阻接地风电场集电线路单相接地故障测距研究

风电场集电线路呈现多分支、多电源接入的形态。线路发生单相接地故障后,不同分支上风机依据感受到的电压降的不同而自动投入不同的低穿控制策略,从而会导致输出不同的分支电流,使得基于阻抗原理的测距方法失效。该文巧妙地利用风机箱变高压侧采用三角形接线的现实,无零序电流回路,提出基于故障区段逐次搜索的单相接地故障测距方法,并引入描述故障点弧光接地的对数电弧模型,实现了较高的测距精度。仿真算例和实际案例数据验证了算法的有效性。该算法可同时求解得到故障点电弧的长度,为后续的故障类型辨识奠定了基础。     

电气参数和机械参数对继电器直流电弧的影响

电气参数和机械参数是影响小型继电器直流电弧开断性能的主要因素。在实验中改变电源电压、负载条件、继电器分闸弹簧数量以及触头对数,测量继电器开断过程中直流电弧的电压电流波形,总结电弧燃弧时间和能量的规律。研究表明:电源电压升高极大地提高了电弧燃弧时间和能量;电源电压一定时,电弧的燃弧时间和能量随电流的上升而增长;电压等级较低时,继电器分断初速度对燃弧时间和电弧能量的影响不大,电压等级较高时,速度对燃弧时间和电弧能量影响较显著;双组触点分断负荷相对于单组触点的情形大大减少了电弧的燃弧时间和电弧能量,有利于减轻电弧对触头侵蚀。