特高压高补偿度串补线路潜供电弧特性研究

高补偿度串补在远距离大容量特高压输电线路中有广阔的发展前景,但串补输电线路发生单相接地故障产生的潜供电流包含高幅值低频分量,不利于电弧快速熄弧。针对此问题,文中基于串补输电线路产生潜供电弧的机理,采用ATP-EMTP电磁暂态程序建立特高压串补系统仿真模型,并分别研究采用小电阻短接故障相串补以及联动旁路串补措施对潜供电流、恢复电压的抑制效果。结果表明,潜供电流的衰减速度与串补被短接或旁路的时刻有关,在断路器跳闸前将串补短接或旁路,可加快电弧熄弧速度。该研究结果对特高压大容量远距离高补偿度串补输电线路的工程设计具有参考价值。     

雷电过电压下绝缘子串电场分布特性研究

为了研究雷电过电压下绝缘子串的电场分布特性,使用电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)计算雷电绕击、反击事故绝缘子串端部的过电压情况,并通过ANSYS有限元仿真软件建立绝缘子串二维模型,将过电压计算结果作为边界条件在ANSYS中进行电场求解。计算出雷电绕击、反击事故发生时复合绝缘子串的沿面及轴向电场分布情况,并与正常工况下绝缘子串的电场分布进行对比分析。结果表明:雷电绕击、反击事故使绝缘子串端部产生过电压,大幅提高了绝缘子串沿面和端部的电场强度,同时绝缘子串的电位和电场分布发生明显畸变,造成绝缘子串发生电晕放电,电气性能降低。     

盆式绝缘子金属丝缺陷下电场分布仿真研究

为研究金属丝缺陷对GIS内部盆式绝缘子电场分布的影响,采用有限元分析方法,以实际1100kV GIS内部盆式绝缘子为研究对象,利用ANSYS仿真软件仿真计算存在金属丝缺陷的盆式绝缘子电场分布,并研究金属丝的分布方向、径向距离、长度和宽度对盆式绝缘子电场分布的影响.结果表明:盆式绝缘子内部的金属丝缺陷会使电场严重畸变,电场强度最大值为无缺陷时的10.76倍,且金属丝径向分布时对盆式绝缘子电场的影响更大.盆式绝缘子的电场畸变程度与金属丝分布方向、径向距离及长度有关.     

基于恢复电压拍频特性的超高压SPAR优化策略

为弥补当前基于恢复电压阶段单相自适应重合闸(SPAR)故障识别可靠性低的缺陷,有必要探究一种SPAR优化算法,使得断路器在重合前准确识别故障状态,可靠重合于瞬时性故障。通过计算分析中性点小电抗电压和故障相端电压特性,对比两种故障状态下故障相端电压在恢复电压阶段的差异,选取中性点小电抗电压作为基准值,利用故障相端电压理论值与实测值之差比上中性点小电抗电压,考虑到故障相端电压存在拍频振荡误判区,将比值经过一个拍频周期的检测,只有当所有采样点处比值都大于1时,才确定为永久性故障;若检测到某采样点处比值小于1,则确定为瞬时性故障,结束检测,发出合闸指令。EMTP-ATP仿真数据表明,该优化策略可有效判别故障状态,并且不受故障位置和过渡电阻影响。     

存在气泡缺陷的盆式绝缘子电场仿真分析

盆式绝缘子内部存在气泡缺陷是引起局部放电和沿面闪络的重要因素,为研究气泡对盆式绝缘子电场分布的影响,采用ANSYS有限元分析软件建立存在气泡缺陷的盆式绝缘子三维仿真模型,分别研究快速暂态过电压和工频电压作用下,气泡大小、位置对盆式绝缘子电场分布及沿面闪络的影响。结果表明:气泡缺陷会引起盆式绝缘子电场畸变,最大电场强度比无气泡缺陷时增大了30%左右,且气泡越靠近金属端,盆式绝缘子电场强度越大。电场畸变主要出现在气泡缺陷附近,畸变程度与气泡尺寸、径向距离及距表面的距离有关。     

基于积分比分布的单相接地故障熄弧时刻识别策略

现有自适应重合闸在识别出瞬时性故障后普遍经过固有延时合闸,忽视了故障点电弧熄灭与否,为进一步提高重合闸的自适应能力,有必要对故障熄弧时刻进行识别。通过计算分析超高压线路接地点熄弧前后故障相端电压特性,对比发生瞬时性故障时故障相端电压绝对值函数在二次电弧阶段和恢复电压阶段的差异,发现二次电弧阶段绝对值函数的积分在相邻时间窗内大小始终不变,积分比约为1,而恢复电压阶段初期相邻时间窗内的积分存在显著差异,其积分比出现较为明显的突变。通过设定上下阈值,将故障相端电压绝对值函数积分比作为熄弧时刻识别判据,若积分比连续5次超过所设阈值,则判断故障熄弧。大量EMTP-ATP仿真表明,该判据能可靠识别熄弧时刻,且不受并联补偿度、故障位置以及过渡电阻影响,具有较强的自适应性。     

基于Boltzmann方程的F3I二元混合气本替代SF6的可行性研究

SF_6气体虽然绝缘性能优越但是极易液化,且是一种温室效应值很高的气体。CF_3I气体是极具潜力的SF_6替代气体之一,通过计算求解CF_3I/N_2、CF_3I/CO_2二元混合气体在0.1 MPa、300 K下的两项近似Boltzmann方程,得到不同二元混合气体的电子能量分布函数(EEDF)和临界折合击穿场强(E/N)cr,并通过计算混合气体的液化温度、协同效应系数来表征混合气体的混合比例与协同能力。结果表明:从物化特性分析,30%CF_3I/70%N_2二元混合气体最有可能替代SF_6,而CF_3I/CO_2二元混合气体只适用于在约化电场强度小于300 Td且平均电子能量和电离度较低的情况下替代SF_6;通过与其他文献的数据进行对比,验证了本研究中计算方法和数据的有效性。     

断路器暂态模型及参数对VFTO影响的仿真分析

气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)设备模型的选取是快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)仿真计算的关键,断路器作为GIS主要的电气设备,其模型及参数的选取必然会影响VFTO的仿真结果.为此文中利用EMTP-ATP软件对1 100 kV变电站进行建模,建立了考虑断路器结构的暂态仿真模型,分析断路器结构参数对VFTO的影响.结果表明,合闸电阻对VFFO的幅值具有明显的抑制作用;随着断路器并联电容的增大系统中VFTO幅值呈减小趋势,主要频率和频率幅值减小;断路器对地电容变化对不同节点处VFTO的影响程度不同;空载母线变化对母线端部和断路器处的VFT0影响最大.