真空断路器弧后仿真模型及参数优化方法研究

弧后介质恢复特性直接决定了真空断路器的开断性能,对其进行建模与仿真有助于深入理解真空断路器的开断过程。笔者在PSCAD/EMTDC中建立了基于朗缪尔探针理论的真空断路器弧后仿真模型,克服了连续过渡模型在求解时易出现数值振荡和电流截断的问题;并实现了基于模拟退火—单纯形法的参数优化方法,可有效克服单纯形法存在的可能陷入局部极小值而无法达到预期优化目标的缺点。通过不同瞬态恢复电压下弧后电流的仿真结果和试验结果,验证了仿真模型及其参数优化方法的有效性。研究成果为真空断路器开断特性的研究提供了一种有效的方法。     

机械式真空直流断路器弧后电流测量研究

机械式直流断路器弧后特性是表征其开断性能的重要参数.为获得直流开断过程中真空开关弧后电流峰值与时间、电流零点附近的di/dt、du/dt等影响规律,该文首先分析基于电流转移的机械式真空直流断路器弧后电流测量原理,设计机械式真空直流断路器弧后电流测量装置参数,搭建基于强迫过零方式的机械式直流开断实验平台,测量开断电流为1...     

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。     

双断口真空断路器的瞬态恢复电压分配机理与均压电容研究

瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)均匀分配是双断口真空断路器安全可靠运行必须解决的关键问题。从双断口真空断路器的暂态等值电路出发,建立了描述其TRV分配特性的数学模型,揭示了杂散电容和弧后等离子体特性差异是导致双断口真空断路器TRV分配不均匀的2个主要因素。基于真空电弧模型,仿真验证了双断口真空断路器TRV分配数学模型的有效性。不同均压电容下双断口真空断路器TRV分配特性的仿真和试验结果均表明:均压电容能有效提高TRV分配的均匀性;然而,过大的均压电容会显著提高重燃电流的幅值和持续时间,不利于双断口真空断路器的成功开断,即表现出负效应。因此,均压电容取值不宜过大,能保证TRV分配比较均匀即可。     

小容量发电机出口断路器及馈线断路器瞬态恢复电压仿真研究

国内外学者论证了大容量发电机出口装设发电机断路器（generator circuit breaker,GCB）的必要性,而对小容量（≤30 MW）发电机出口及发电厂内馈线是否也应装设GCB并没有进行深入研究。利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了在开断条件最恶劣的三相短路故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器及馈线断路器的瞬态恢复电压（transient recovery voltage,TRV）,并从TRV上升率的角度出发,确定普通配电型断路器是否可以替代GCB安装在发电机出口及厂用电馈线处。计算结果表明,当发电机出线端及厂用电馈线中分别发生三相短路故障时,断路器TRV上升率均未超过0.34 kV/μs,普通配电型断路器可以替代GCB安装在小容量发电机出口及厂用电馈线处。     

真空断路器弧后介质恢复试验装置

介绍了以PIC系列微控制器为核心搭建试验装置,在电弧电流熄灭后的100μs内,控制高压脉冲电源输出连续亚μs级高压脉冲;测试开关电器的弧后介质恢复特性。试验结果证明该装置能满足设计要求。     

基于MATLAB的特高压断路器瞬态恢复电压研究

瞬态恢复电压(TRV)是断路器开断的重要参数,同时也是引起断路器故障的主要原因之一,特高压的电压等级较高,使得TRV更加严重,应该进行认真研究。依据瞬态恢复电压的研究现状,使用MATLAB/Simulink建立一条特高压交流输电线路模型,在不同位置设置不同的故障类型,仿真结果表明在断路器端部发生三相短路时的TRV峰值最大,并给出断路器端部发生三相短路时的TRV波形和短路电流波形。在断路器端部发生三相短路故障时,产生的TRV最严重,其幅值和上升率均超过IEC和国家标准标准值,严重考验着断路器的开断能力和抗压能力。给出了相应的抑制断路器TRV的措施。     

发电机出口真空断路器瞬态恢复电压的研究

使用EMTP数字仿真程序 ,结合具体工程 ,计算分析了发电机出口真空断路器开断站内短路电流时的瞬态恢复电压 ,同时 ,优化选择了这一实际工程中限制真空断路器断口瞬态恢复电压所采用的R -C吸收器的参数 ,比较了抑制真空断路器瞬态恢复电压的几种方法。     

真空断路器高频电流开断特性的影响因素和研究方法

对影响真空断路器高频电流开断特性的一些因素做了介绍。认为这些因素的综合效应决定了真空断路器的高频电流开断特性;电流在零值附近的变化率和触头间隙在电流开断后的介质恢复速率是影响真空断路器高频电流开断性能的决定性参数。并指出了利用计算机模拟的方法研究真空断路器高频电流开断特性的必要性。     

小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压研究

为深入地研究小容量(≤30 MW)的发电机组出口是否也应装设GCB,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了系统中发生失步故障及三相短路故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV),并研究了降低TRV上升率的措施,从TRV上升率的角度出发确定在何种条件下普通配电型断路器可以替代GCB安装在发电机出口处。计算结果表明:在12、15、18、20、22、30 MW的小容量发电机回路中,分别在发电机出口断路器靠近变压器的一端加装电容量为0.2μF、0.3μF、0.4μF、0.5μF、0.6μF、0.8μF的电容器时,可有效地将TRV上升率降低至0.34 k V/μs以下,此时普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~30 MW的发电机出口处。     

小容量发电机出口保护用真空断路器的选择

文简单介绍了发电机出口保护用真空断路器(以12kV为例),分析了它和配电型真空断路器的不同特性.初步探讨了对小容量(≤30MVA)发电机出口保护如何选择合适的真空断路器,以期达到最佳的使用效果.     

真空断路器用于发电机出口开关应注意的两个问题

针对真空断路器用于发电机出口开关应注意的两个问题进行了讨论，提出了发电机真空断路器参数计算和选择的方法。     

断路器电容器降低恢复电压上升率的功能

断路器电容器不仅具有改善断路器各断口电压分布的作用，而且还能降低断路器断口恢复电压上升率。在选择断路器电容器的电容量时应该综合考虑以上两种因素。     

三相短路故障时小容量发电机出口断路器瞬态恢复电压

利用PSCAD/EMTDC软件计算分析了在开断条件最恶劣的故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压(TRV),并利用TRV上升率确定普通配电型断路器可以替代发电机断路器(GCB)安装在发电机出口处的条件。计算结果表明:当发电机出线端发生三相短路故障时,普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~24 MW的发电机出口处,而24~30 MW的发电机出口处必须安装GCB;当变压器低压侧出线端发生三相短路故障时,普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~30 MW的发电机出口处。给出了TRV的手算公式。     

系统故障参数对真空断路器开断性能影响的建模与仿真研究

建立了基于扩散型真空电弧开断的真空断路器黑盒模型。以电流过零点为界,针对燃弧阶段建立了电弧电压模型,并根据试验数据确定了相关系数;针对弧后介质恢复阶段建立了基于朗缪尔探针理论的弧后电流模型,不同瞬态恢复电压（TRV）上升率对应的仿真结果与试验结果一致。基于所建立的模型,采用不同的方法评估了短路电流直流分量造成的真空断路器等效开断能力下降倍数,结果表明：燃弧能量法进行评估时最苛刻,转移电荷法次之,电流有效值法最轻。采用弧后电导表征真空断路器的弧后介质恢复程度,结果表明：TRV上升率主要影响弧后1.5 μs以后的介质恢复速率,而过零前短路电流下降率仅影响初始弧后介质恢复速率。最后给出了部分系统故障参数对真空断路器开断性能的影响规律。     

感应电压对断路器瞬态恢复电压特性影响的研究

瞬态恢复电压的幅值和上升率是断路器开断的重要影响因素,文中以特高压示范工程项目为背景,利用电磁仿真软件EMTP-ATP研究在不同故障类型和不同故障位置情况下,线路间的感应电压对断路器瞬态恢复电压参数的影响。仿真结果表明:感应电压的存在使断路器瞬态恢复电压的幅值和上升率都超过了标准规定值,对断路器的开断能力提出新的考验,仿真结果对断路器结构设计具有一定的理论指导作用。     

纵磁真空灭弧室的弧后电流

测试和研究了纵磁灭弧室中真空电弧弧后电流的变化与开断电流和电极开距之间的规律,得出了使弧后电流快速上升的转折电流,它表征了燃弧期间开始出现阳极斑点.     

高压气体断路器弧后电流特性的实验研究

弧后介质热恢复特性对断路器开断能力有着显著的影响,该文旨在通过实验手段研究不同因素对高压气体断路器弧后电流特性的影响。首先以126 kV SF6断路器为原型设计了实验样机,之后在不同触头分开时电流相位θ(20°、50°、80°),预期短路电流值I(12、18 kA)及腔体充气压力P(0.5、0.6及0.7 MPa)下进行了一系列开断实验,利用高分辨率的零区设备采集零区电弧电流。结果表明:间隙电弧重燃概率随θ增加而增大,当I=18 kA且P=0.5 MPa时,θ为20°时间隙未发生击穿,而θ分别为50°和80°时弧隙击穿且弧后电流的上升速率分别为1.03和2.08 A/μs;弧后电流及其上升速率随I的增大而增加,当θ=80°且P=0.6 MPa,I为12、18 kA时所对应的弧后电流上升速率分别为1和2.05 A/μs;当θ=80°且I=12 kA时,弧后剩余电流随着P的增大趋向于减小。气体的热开断能力与临界弧后电流存在对应关系,一定程度上可以考虑将弧后电流的临界值作为弧后热击穿的判据。     

投切电容器组专用真空断路器性能研究

真空断路器切除并联电容器组时,如果发生重燃可引起较高的操作过电压,对电容器组等设备危害严重。降低真空断路器的重燃率是限制切除电容器组过电压的根本措施。笔者在分析研究真空断路器重燃机理的基础上,提出采用带串联电阻真空断路器的方法,通过限制合闸涌流和断口恢复电压的幅值,达到降低真空断路器切电容器组重燃率的目的。     

投切电容器组专用真空断路器性能研究

真空断路器切除并联电容器组时,如果发生重燃可引起较高的操作过电压,对电容器组等设备危害严重。降低真空断路器的重燃率是限制切除电容器组过电压的根本措施。笔者在分析研究真空断路器重燃机理的基础上,提出采用带串联电阻真空断路器的方法,通过限制合闸涌流和断口恢复电压的幅值,达到降低真空断路器切电容器组重燃率的目的。