适用于柔性直流电网操作过电压分析的混合式高压直流断路器端口等效模型

柔性直流电网中混合式高压直流断路器动作时会产生较大的操作过电压,但是目前尚缺乏针对直流断路器操作过电压仿真模型的研究。针对主流的混合式高压直流断路器,提出了用于柔性直流电网操作过电压仿真的断路器端口等效模型,同时介绍了该模型中各参数的计算方法。该模型的一个突出优点是,建模时仅需要知道一些原始设计指标和个别组件的动作时间,不涉及断路器内部结构与参数,减小了工程设计阶段断路器建模的难度。在实验室开展了断路器的短路电流分断试验,并利用提出方法建立了试验断路器的仿真模型,试验结果与仿真结果对比显示:该建模方法在仿真直流断路器操作过电压时具有较高的仿真精度,过电压峰值误差最大仅为3.1%。最后,通过张北工程的仿真模型验证了该模型在电网中也具有较高的仿真精度,多次仿真中过电压峰值误差最大仅为3.3%。     

过电压条件下避雷器与断路器动作关联性研究

为了分析避雷器与断路器动作的关联性,解决在过电压条件下避雷器动作时电流互感器二次侧中电流响应特性对继电保护的影响问题,建立了过电压条件系下的避雷器和电流互感器系统模型。该模型的参数依据南京地区某10k V变电所的运行记录和设备条件确定,其中电流互感器的励磁参数由试验取得。以冲击电流源对避雷器动作时的特性进行等效,对电流互感器二次侧的电流进行了求解。运行经验和模型仿真表明,在冲击电流的作用下,互感器二次侧的电流特性受多种因素影响,其中波阻抗对影响较大,二次侧电流的时间常数和波形将决定断路器是否动作跳闸。     

一种抑制固态断路器过电压的新方法

在分析短路电流开断过程中过电压产生机理和决定因素的基础上,提出一种新型的固态断路器拓扑结构,通过容性续流支路释放故障回路中的电磁能量,从而降低过电压幅值.对续流支路抑制过电压的工作过程和机理进行了分析,并给出了断路器的整体控制方法.为满足微型电网双向潮流的特殊应用,提出镜像结构的固态断路器拓扑.仿真结果表明,增加续流支...     

柔性低频输电系统换流站故障后瞬态过电压

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低频输电系统换流站典型拓扑和参数,建立了过电压仿真模型,对典型故障后瞬态过电压进行仿真研究;结合故障后过电压产生特点,将故障后的过程分为4个暂态阶段,分别分析了各阶段中不同位置的过电压特征以及产生原因。在考虑不同的故障工况和对应保护动作策略的条件下,仿真计算了换流站关键位置和设备的最大瞬态过电压水平,提出了换流站避雷器配置方案,并验证了其对瞬态过电压的抑制效果。研究结果表明：故障发生、换流器控制响应、换流器闭锁以及断路器断开的4个瞬态过程均会在换流站内不同位置产生过电压,其中换流器闭锁阶段的过电压水平最高;在不考虑抑制措施时,220 kV区域的瞬态过电压标幺值可达3.28,桥臂电抗器端间过电压标幺值可达3.83;所提避雷器配置可以有效抑制过电压,且各避雷器吸收的能量符合要求。研究结果可为柔性低频换流站参数设计及绝缘配合提供依据。     

一起线路及断路器故障的保护动作及断路器失断原因分析

某220kV线路故障,双端线路保护都正确动作,经断路器跳闸先切故障。但因外部过电压在断路器断口外部形成的电孤将过电压系统与断路器孤道接地,此时凭母线保护的断路器失灵保护启动将失灵断路器及相连点断路器跳开。详细分析了这次故障原因,提出在母线失灵保护动作使失灵断路器与该系统开断的同时闭锁对侧重合闸,以及增设绝缘防导功能的改进措施。     

张北柔直电网工程直流线路短路过程中直流过电压分析

为解决目前我国间歇式清洁能源大规模、远距离消纳面临的问题,推动全球能源互联网先进输电技术研发,国家电网公司拟在张北建设±500k V四端柔性直流电网示范工程。当直流线路发生短路故障时,故障侧换流站闭锁,继而直流断路器动作切断故障线路,此时换流器直流输出端口出现直流过电压,该过电压是配备了直流断路器的直流电网所特有的,因为该过电压是直流断路器动作后,导致故障侧换流站输入和输出功率不平衡,未闭锁的换流站通过无故障线路给闭锁换流站子模块电容器充电引起的。该示范工程将实现直流断路器的首次工程应用,调整直流断路器的动作策略将会明显的抑制该直流过电压。该文分别对近送端换流站和近受端换流站直流线路故障引起的直流过电压进行分析,详细描述过电压的机理以及动态过程,并给出相应的措施来抑制直流过电压。     

运行方式对真空断路器开断并联电抗器过电压影响研究

针对真空断路器开断并联电抗器产生过电压故障的难题,文中基于Helmer J的真空断路器仿真模型,结合断路器相间耦合和断路器断口间杂散电容、损耗,在ATP中建立真空断路器开断并联电抗器过电压仿真计算模型,并在故障现场搭建试验平台进行试验验证.仿真研究了AVC控制的电抗器退出电压、PT运维方式与电缆长度、电缆型号对电抗器首...     

新型T源直流固态断路器技术研究

针对传统直流断路器分断短路故障时间过长、熄弧困难、需要快速的故障检测和严格的时序判断等问题,该文提出一种基于T源阻抗网络的新型直流固态断路器,该断路器可通过阻抗网络响应短路故障,从而快速分断故障回路,不需要外加检测、控制系统,增强了系统可靠性。文章采用等效二端口网络方法,分析T源直流固态断路器的拓扑结构,给出电压和电流传递函数,在稳态和短路暂态两个方面验证拓扑的有效性;从晶闸管反向恢复过程的固有特性出发,结合T源断路器短路过程的外部电路特性,对断路器的短路关断过程进行推导,阐释晶闸管反向恢复时间对断路器参数设计的影响,并对线路电感的影响进行分析;最后,仿真和实验表明,T源直流固态断路器可以自动并快速分断短路故障,对直流微电网系统的短路保护具有重要作用。     

35 kV并联补偿电容器组继电保护动作时过电压的分析及防护

为探究继电保护动作时,真空断路器开断35 kV并联电容器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断电容器组的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,搭建了真空断路器投切35 kV电容器组的三相电路并考虑了三芯电缆、断路器三相间的耦合参数。模拟了继电保护动作时,真空断路器快速合—分闸电容器组的操作,并仿真了首开相重燃、两相同时重燃、母线对地电容瞬间变化等因素对投切电容器组过电压的影响。仿真结果表明:继电保护动作,母线对地电容发生瞬间性变化导致"虚拟截流"现象以及多相重燃是事故的主要原因。最后提出几点开断并联电容器过电压的抑制措施。     

适用于电动汽车的单开关动作双向固态断路器

设计了一种适用于电动汽车的单开关动作直流固态断路器,该断路器在切除短路故障时只需要通过控制一个开关的通断实现短路故障的隔离与短路能量的耗散。这里对该固态断路器的不同工作状态进行分析,建立相应的数学模型,并以此作为参数设计的理论依据,设计完成后在电动汽车动力电池输出400 V/20 A工作模式下进行短路切除实验,实验结果表明:电动汽车没有发生短路故障时,单开关动作直流固态断路器不影响电路的正常运行;当电动汽车发生短路故障后,该断路器能在5 ms内自动关断,且可以平滑的吸收故障电流使固态开关所承受的峰值电压小于550 V,对电动汽车具有可靠的保护作用。     

万能式断路器保护动作值的计算分析

介绍了低压万能式断路器过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地故障保护动作的特性和动作设定的阀值,并对某实际工程中变压器低压侧的断路器跳闸动作的原因进行了线路系统分析和数据的推导计算.结果表明,断路器保护动作值的合理设定,能有效避免事故的扩大,并能有选择地进行级联保护,有利于电网安全、稳定、可靠地运行.     

一起主变压器低压侧故障的分析与对策

内桥接线是110kV变电站广泛采用的电气主接线方式,介绍了一起内桥接线的110kV变电站主变压器低压侧故障相关保护的动作过程。该故障为主变压器低压侧断路器因触指长期过热失去弹性,触头脱落造成相间短路,因主变压器高后备保护拒动,上级220kV变电站线路保护动作并重合,备自投不合理动作,备用线路投入,故障点多次冲击,造成低压断路器烧毁,全站失电。此故障具有一定的典型性,说明典型设计中保护配置存在一定问题。文中对这起故障的保护动作行为进行了全面分析,对如何合理配置保护,避免相同类型故障的发生,提出了建议与对策,对内桥接线变电站的保护配置与整定、运行与维护有参考意义。     

基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器

随着直流电网技术的广泛运用,直流断路器作为关键保护设备已成为相关领域研究重点.提出一种基于电压钳位原理的多端口限流式直流断路器,具有通态损耗低、经济性良好、重合闸速度快等优点.首先,提出新型断路器的拓扑结构及动作策略,通过电压钳位原理切除故障,而后利用LC振荡关断支路晶闸管;其次,分别对母线和线路故障进行解析推导,进而针对其关断过程设计参数;最后,利用PSCAD/EMTDC中的三端直流电网模型验证其有效性与适用性,并分别对两种故障仿真加以分析,通过故障电流、系统电压及支路电压对比分析等验证该断路器可代替多个常规断路器,减少了主断路器需求.     

500kV线路保护两侧重合闸定值问题分析与处理

伊敏电厂伊换I线5053断路器U相电流互感器烧损,电流互感器与断路器连接母线脱落,造成U相接地故障。伊敏换流站伊换I线线路保护U相差动保护动作,5043断路器重合于故障点未能成功断开故障电流,造成5043断路器损坏。分析原因为故障线路两侧重合闸时间定值设置不当,使5043断路器未能成功断开故障电流所致。重新整定线路两侧断路器保护重合闸定值时限,使故障情况下两侧断路器保护有序配合,以避免线路故障时两侧断路器同时重合于故障而造成断路器损坏事故。     

带有自动重合闸功能的断路器失灵保护

分析了3/2接线完整串中断路器发生断路器拒动和死区故障时保护的动作情况,指出现有断路器失灵保护无法正确切除死区故障。提出一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护,由原失灵回路、电压判别装置控制回路、自动重合闸回路、电压判别回路组成,通过残压-感应电压半周波判别装置对主设备特定时间段的电压进行检测,判断主设备相邻断路器是否发生死区故障,进而决定是否在失灵保护动作跳闸后重合相关断路器使主设备恢复供电。该断路器失灵保护可以在发生死区故障时缩小停电范围。最后以3/2接线完整串中断路器为例,讨论了带有自动重合闸功能的断路器失灵保护的动作过程。     

基于快速真空断路器技术的发电机出口断路器装置

阐述了加装基于快速真空断路器技术的发电机出口专用断路器装置(GVFC),在系统短路故障或发电机自身故障时,可快速有效切除故障,保护发电机安全运行。在提高厂用电的可靠性,简化继电保护,缩短故障恢复时间,提高机组可用率方面效果显著。     

断路器未能正确分闸的分析

介绍了某变电站220kV某线路205断路器在两次故障时不同的动作行为,并对第二次故障时205断路器未能正确分闸的情况进行了分析,最后提出了必要的改进措施。     

超高压同杆双回线任意故障的直接精确计算

为解决同杆双回线任意故障形式故障(包括纵向、横向和多处故障)的精确计算问题,采用了精确的分布参数模型和特征模量分解方法,将分布电容和线路换位的影响计算在内从而精确计算同杆双回线任意故障下的工频电量。以跨线并接地的横向故障和该故障线的一侧断路器断开后的复杂故障为例阐明了该算法的原理。两个a相接地同时m侧a相断路器断开的复杂故障的算例:其中一个是无负荷电流时的故障,另一个是有负荷电流时的故障,证明该方法是正确的。将计算结果与ATP-EMTP仿真比较,证明了方法的正确性。     

10kV出线开关及线路同相故障现象分析及处理

分析了当10kV母线停电检修,10kV某出线开关已断开并处于冷备用状态时,其U相真空泡因故绝缘损坏,恰好其U相线路发生接地现象,在恢复送电操作过程中,推上其母线侧及线路侧刀闸后,线路接地现象通过出线开关的故障相直接反应在10kV母线上,造成10kV母线出现异常接地现象（三相带电显示灯和相电压表计指示不正常）,对故障现象进行了分析并提出了处理措施。     

防跳电路和断路器的防跳措施

根据断路器及其操作机构和内部电气控制电路的类型,介绍了几种防跳措施及防跳电路的设计。在断路器切除线路和设备故障的执行环节中,防止断路器产生"跳跃"现象对保障线路和设备的安全、稳定运行有着重要意义。目前国内流行的断路器的操作机构、内部电气电路等不尽相同,采取何种防跳措施,如何设计防跳电路,是工程技术人员关心的问题,并对10 kV系统中控制电路防跳和断路器的防跳措施进行了介绍。