基于电流监测和动态电阻分析的电容器组SF_(6)断路器电寿命评估系统

电容器组SF_(6)断路器电寿命状态监测工作对保障电网安全可靠运行意义重大。文中融合触头磨损计算方法和动态电阻分析法对SF_(6)断路器电寿命进行评估,提出SF_(6)断路器电寿命评估判据,首先基于断路器电流监测数据计算断路器触头磨损,对断路器电寿命状态进行判断预测,再利用动态电阻分析法印证判断出SF_(6)断路器的真实状态,兼顾触头磨损计算法的实时性和动态电阻法的准确性。基于所提判据,研发了一套融合触头磨损和动态电阻的SF_(6)断路器电寿命评估系统。该系统可基于断路器投切数据和动态电阻准确地评估SF_(6)断路器的电寿命,同时在人机交互界面上直观地呈现结果,为工作人员进行断路器状态检修提供辅助决策。

磁控触头旋转开断过程中直流真空电弧形态与电压特性

为探索直流断路器磁控触头开断产生的真空电弧形态演变规律及其电压特性,提出了一种在触头直拉基础上附加阴极旋转运动的开断方式“旋转—直拉开断”。由于磁控触头开断电流自生磁场会影响真空电弧发展过程,文章对阴极旋转开断产生的磁场进行了仿真分析。同时搭建了可拆卸真空灭弧实验平台,对万字型横磁触头和杯状纵磁触头在不同开断方式下的真空电弧的形态演化规律以及电弧电压特性进行了对比分析研究。仿真与实验结果表明:真空电弧在旋转开断方式下受到触头磁场和旋转离心力的共同作用,燃弧时间更短、由限制型电弧向扩散态的转变更快、熄弧效率更高。“旋转—直拉开断”使得在阴极表面的亮斑运动加速,使得电弧能量逸散更快有效提高熄弧能力。

SF_(6)断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究

电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明:合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF_(6)气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。

SF_(6)断路器模拟烧蚀过程中气体分解产物特性研究

SF_(6)断路器灭弧室中的SF_(6)、微水微氧及固体绝缘材料在电弧作用下会分解重组,生成新的组分气体。为研究SF_(6)断路器完整电寿命周期内,开断电流后各气体分解产物体积分数的变化规律,搭建了断路器全寿命模拟烧蚀试验平台,进行了69次烧蚀试验,测量了烧蚀过程中的电压电流参数和各气体分解产物体积分数。结果表明:SOF_(2)、CF_(4)、SO_(2)为主要产物,SO_(2)F_(2)、SOF_(4)体积分数较低,H_(2)S不能稳定检出;SOF_(2)、CF_(4)、SO_(2)、SO_(2)F_(2)体积分数均随烧蚀次数增加而增加。主要产物中,SOF_(2)和SO_(2)的生成量与电弧能量呈线性关系;CF_(4)生成量与电弧能量之间没有明显规律,其原因可能在于电弧对于固体绝缘材料的烧蚀具有随机性。吸附剂对SOF_(2)与SOF_(4)吸附作用显著,对其余产物未表现出明显的吸附效果。最后提出了通过SO_(2)体积分数评估断路器剩余电寿命的方法。

针对220kV SF_(6)断路器GL314型储能异常缺陷分析与建议

本文介绍了某公司220kV SF_(6)断路器(GL314型)机构离合器打滑而导致的储能异常缺陷处理,阐述了某公司220kV SF_(6)断路器机构离合器动作原理,分析了造成离合器打滑储能异常的原因,并提出了整改建议。结合设备的检修维护要求,提出了某公司220kV SF_(6)断路器机构离合器维护时的建议措施及注意事项,对促进某公司220kV SF_(6)断路器GL314高压开关长期安全稳定运行提供了重要保障。

关合速度对SF_(6)断路器弧触头侵蚀的影响

SF_(6)断路器关合操作时产生的关合涌流对弧触头会造成严重的侵蚀。为了研究弧触头在不同关合速度下的侵蚀情况,文中设计了模拟的SF_(6)断路器灭弧室,对CuW弧触头进行了不同关合速度下的关合侵蚀实验并对不同关合速度下的弧触头受力分析进行了仿真。研究发现每焦耳的质量侵蚀率并不是随着电弧能量单调增加的,4号触头的电弧能量最小,但是质量损失率却高达40 mg·kJ^(-1)。在相同电流下随着关合速度的增加,虽然燃弧时间和电弧能量会变小,但是弧触头的受力会随着关合速度的增加而增加,摩擦磨损侵蚀会变大,从而每千焦的质量损失率会增大。文中的研究结果对触头关合侵蚀电寿命的分析具有一定的指导意义。

GIS组合电器设备漏气气室自动保压系统

近年来,随着气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switcher,GIS)组合电器成为110 kV及以上变电站的主流使用设备,其设备因为产品质量、安装工艺和复杂环境等导致的漏气问题也逐渐凸显出来。GIS漏气缺陷因涉及停电计划、施工周期和工艺难度等问题往往不能得到及时处理。文章提出一种GIS组合电器设备漏气气室自动保压系统,该系统具备以下特性:可实现自动控制补气,使漏气气室在压力降到报警值时及时得到补充;可实现人工远程和自动控制、就地控制多模式操作;采用电磁阀和止回阀结合的双保险结构,可有效防止设备在补气过程中的气体倒灌;采用并联SF6气瓶组的方式为自动补气系统提供充足气体压力,并可动态监测气瓶组气压状态,且具备低气压远程报警功能,及时提醒检修人员更换气瓶;该系统可通过计数功能统计气室的漏气速率并上传后台云端,为检修人员的统计补气周期和后期解体检修提供可靠依据。通过制作一套漏气气室自动保压实物仿真系统,验证了该装置的可行性。

220 kV单极SF_(6)断路器地震响应与减震控制

变电站瓷柱类电气设备抗震性能较为薄弱,尤其是各电压等级的断路器不仅功能性强,价格昂贵,头部质量还重,地震易损性极高。建立了220 kV单极SF_(6)断路器及支架体系的有限元模型,开展断路器地震响应分析和抗震性能研究,评估了断路器及支架结构体系关键部位的地震响应特点。强震作用下断路器灭弧室顶部的加速度、位移响应较大,瓷柱根部应力超过现行规范要求,抗震性能不足。为提高断路器的抗震能力,对断路器进行减震控制,分别在支架底部、中间和顶部设置减震器,减震元件力学模型为双线性模型。对有、无设置减震器的断路器地震响应进行对比分析,结果表明,3种减震器布置方案对断路器都有不错的减震效果支架顶部方案最好,中部方案次之。考虑实际工程中在支架顶部布置减震器有一定的难度,可将减震器布置在支架中部。

高电压GIS用聚四氟乙烯喷口材料国产化研究

以进口和国产聚四氟乙烯喷口材料作为研究对象,借助测试分析手段对其密度、抗拉强度、断裂伸长率、填料含量、击穿强度及电弧烧蚀性能等物理性能、力学性能及电气性能进行分析测试及对比。结果表明,与进口材料相比,国产喷口材料的物理性能和电气性能相近,力学性能略优,可以替代进口喷口材料。

燃机用国产发电机断路器的研究与应用

燃机用发电机断路器是电力行业的核心设备,其国产化水平的提高对于电力行业的发展具有重要意义。介绍了燃机用国产发电机断路器的研究及应用情况,对燃机用发电机断路器成套装置的结构特点做了详细阐述,同时对首台套国产设备的应用情况做了介绍。通过燃机用发电机断路器成套装置的工程应用,带动相关产业链的发展,提高了燃机发电成套装置的国产化率。

罐式断路器抗震性能仿真分析及优化设计

以某363 kV罐式断路器为研究对象,根据设计图纸构建三维实体模型,利用Ansys Workbench软件对模型施加抗震水平为AG5的地震响应谱进行有限元分析,得到地震荷载组合工况下的仿真计算结果,对断路器结构进行优化设计,并将结构优化前和优化后的抗震性能进行对比分析。结果表明,优化后该断路器满足AG5水平下的抗震性能要求,加固支架有利于提高罐式断路器结构的固有频率;结构优化后各主要部件应力水平均有所降低,套管顶端的最大位移响应从90.072 mm降低为66.342 mm,有利于罐式断路器设备长期安全稳定运行。

风电场六氟化硫断路器防跳问题防范措施

目前全球可开发利用的资源越来越少,而全国风电机组生产制造厂商却越来越多,生产规模较之前不断扩大。国内一批企业通过技术引进、消化吸收、联合设计以及自主研发等方式,使风电机组功率呈现逐年扩大之势,多兆瓦级风电机组的研发进程正在加快。制造厂商在风电机组设计方面更加智能化和细分化,研发出了很多适合不同环境气候条件的定制化机组。国内风电行业虽然起步较晚,但风力发电技术迅猛发展,风电场的建设规模也在不断扩大。SF6断路器作为发电送出线路及主变压器等设备中的一种高压开关,具有控制和保护作用。它不仅具有较突出的灭弧和绝缘性能,而且在风电场实际应用中性能相对稳定,操作也非常方便。然而,风电场在处理断路器故障进行分闸操作时,断路器的跳跃将会导致事故发生并可能扩大故障,造成设备及人身危害。本文对风电场LW8-40.5六氟化硫断路器机构的跳跃式分合闸问题进行了分析,并提出了有效的防跳措施,保证了风电场升压站系统运行的安全可靠性。

Pt-HfSe_(2)检测SF_(6)分解组分的传感机理研究

通过检测SF_(6)分解组分可有效评估电气设备设备运行状态,进而保障设备的安全稳定运行。基于第一性原理提出Pt掺杂HfSe_(2)(Pt-HfSe_(2))检测SO_(2)和SOF_(2),研究Pt-HfSe_(2)对两种气体组分的吸附和传感机理,探究其作为电阻型气体传感器评估SF_(6)电气设备运行状态的应用潜力。结果表明,Pt-HfSe_(2)对SO_(2)的吸附性能强于对SOF_(2)的,同时,两种气体在Pt-HfSe_(2)表面具有较好的脱吸附性能,能够保证该传感材料的重复使用。Pt-HfSe_(2)具备开发为新型SO_(2)和SOF_(2)气体传感器件的条件,可用于评估SF_(6)电气设备的运行状态,为研究HfSe_(2)基气体传感器提供了理论支持,为新型纳米传感器件应用于电力设备故障诊断提供新思路。

SF6断路器运行常见故障及预防措施

SF6断路器作为电力系统重要的电气设备,直接影响着电力系统稳定性。本文从断路器常见故障进行研究,通过对断路器本体和操动机构俩部分详细的分析,得出断路器在实际运行中常见的故障。最后,针对断路器问题,给出SF6断路器故障预防措施。

基于QPSO-SVR算法的SF_(6)断路器触头烧蚀状态评估

高压SF6断路器弧触头的接触电阻和质量损失预测在断路器状态评估中起着重要作用。该文提出了一种基于量子粒子群优化和支持向量回归(quantum particle swarms optimization and support vector regression,QPSO-SVR)的方法,能够有效预测断路器弧触头在不同电弧电流条件下的接触电阻增量和质量损失,并结合实验数据获得了SVR算法的最佳训练参数。将该文方法与其他预测方法进行比较,QPSO-SVR方法对不同电弧电流条件下的实验数据表现出良好的预测能力。其中,对于接触电阻增量的预测相对误差为3.023%,而对于质量损失的预测相对误差为4.61%,均表现出较好的鲁棒性。最后将QPSO-SVR预测得到的质量损失和接触电阻增量以及监测到的累积电弧能量进行模糊逻辑推理,构建了基于QPSO-SVR算法的触头烧蚀状态评估系统,将触头烧蚀状态分为O级烧蚀、Ⅰ级烧蚀、Ⅱ级烧蚀、Ⅲ级烧蚀4等级,可为高压SF6断路器检修提供参考。

快速接头在SF_(6)补气中的应用及检漏技术研究

快速连接可拆卸转换接头作为一种创新性的连接装置,能够在保证气体紧密性和操作便捷性的同时,快速完成SF_(6)气体的充填。此技术的应用减少了装配时间并降低了泄漏风险,对提升整体注气效率和可靠性具有重要意义。然而,在实际操作中,接头的泄漏检测是保障系统密封性的关键环节,需要精确的检测技术以确保无泄漏发生。文章综合研究了集成化快速连接可拆卸转换接头在SF_(6)快速注气系统中的应用,并详细分析了相应的泄漏检测技术,旨在提升电力设备的注气效率与安全性。

基于思维进化和L-M法优化BP神经网络的SF_(6)断路器触头电寿命评估

文中分析35 kV SF_(6)断路器一相触头的动态电阻曲线的特点,提取出主触头接触行程、主触头电阻平均值、弧触头接触行程、弧触头电阻平均值和主触头分离时刻动态电阻极大值5个特征参数,分析得到随着烧蚀程度加深,主触头接触行程和弧触头接触行程减小,主触头电阻平均值、弧触头电阻平均值和主触头分离时刻动态电阻极大值增大。提出电寿命指示参数描述触头状态,采用数值表示法,1表示电寿命完好,0表示电寿命完结。以5个特征参数为输入,电寿命指示参数为输出,基于BP神经网络建立电寿命评估模型。使用思维进化算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,使用L-M算法优化BP网络学习过程中的权值调整量,优化后测试集电寿命指示参数的预测误差为0.0183,相比原始BP网络下降61.31%。最后基于电寿命指示参数提出了触头电寿命的评估分级方法,并给出了对应的检修策略。

高压自能式SF_(6)断路器空载分闸过程中阀运动特性的仿真分析

高压自能式SF_(6)断路器单向阀、回气阀和泄压阀的运动特性对灭弧室气流场计算结果的准确性具有重要影响。基于3个阀片实际的运动规律,运用牛顿第二定律,建立阀片运动的数学模型,并结合真实气体物性参数,对自能式SF_(6)断路器灭弧室冷态气流场进行仿真,准确获得了3个阀片的运动特性,同时分析了3个阀片的受力特性及阀片周围的压力分布。研究表明,空载情况下,单向阀将对拉杆产生相对运动,这是引起单向阀由闭合到开启状态变化的主要原因,而回气阀移动的主要原因是压气室压力的建立,泄压阀的开启时刻与位移取决于压气室压力与弹簧力值的大小。另外,单向阀与回气阀闭合或开启状态的转换伴随着阀片两侧受力的波动,而泄压阀的开启峰值要晚于压气室压力峰值。

海上风电场220 kV断路器故障分析与仿真

针对一起海上风电场220 kV海底电缆接地故障引起的海上升压站断路器灭弧室触头烧蚀事故,详细介绍了事故经过、成因分析与仿真,提出抑制措施并进行仿真验证,为海上风电场设计、断路器选型及故障的预防提供参考。

基于SF_(6)气体的高压断路器运行状态在线监测系统设计

为实现高压断路器的在线监测和故障诊断功能,提高电力系统的稳定性和安全性,设计了基于SF_(6)气体的高压断路器运行状态在线监测系统.提出了基于Polanyi吸附势的SF_(6)气体状态监测方法,并提出了SF_(6)气体高压断路器机械特性的工作状态监测方法.设计了在线监测系统的硬件结构和软件设计流程,同时实现了SF_(6)气体状态监测和机械特性状态监测的系统功能.在某500kV变电站的500kV SF_(6)高压断路器上验证了SF_(6)高压断路器运行状态在线监测系统的可靠性和准确性.该研究实现了高压断路器运行状态的在线监测,提高了设备保养周期和利用效率,符合现代电力系统智能化、自动化和信息化的需求.