Mayr电弧模型下GIS中快速暂态过电压的仿真分析

SF6气体绝缘封闭组合开关(GIS)中隔离开关进行分合母线时,产生快速暂态过电压(VFTO),幅值高且上升速率极快,威胁GIS及相邻设备的绝缘。选取某800 kV GIS隔离开关分合母线的试验电路为研究对象,采用电磁暂态程序(EMTP/ATP)进行建模仿真,隔离开关燃弧时采用Mayr电弧模型,分析其对VFTO的影响,得出考虑Mayr电弧模型时操作隔离开关、断路器侧隔离开关及变压器侧隔离开关的电压波形,并与考虑时变电阻模型的VFTO进行对比。对VFTO波形进行离散傅里叶分析,得到过电压频率、幅值的变化特征,研究结果为GIS绝缘设计提供参考。

基于MAYR电弧模型的船舶直流配电系统熔断器仿真研究

大功率变频器和储能设备的接入,对船舶直流配电系统在各种工况下的安全运行提出了考验。由于针对船舶直流配电系统专门搭建实验环境模拟短路故障实验复杂且代价高昂,因此提出了一种基于MAYR电弧模型熔断器的仿真选型方案。在MATLAB/SIMULINK平台进行模拟短路故障仿真,能够较精确地复现短路故障熔断器状态。结合短路故障实际工况,搭建系统故障模型进行仿真。结果表明,基于MAYR模型的熔断器在短路故障发生时可以有效保护网络组件,能对熔断器和断路器的选型提供更可靠的参考依据。

基于改进Mayr模型的弓网离线电弧仿真分析

弓网离线电弧对受电弓滑板和接触网导线具有烧饬作用,严重危害列车的运行安全。首先介绍Mayr电弧模型,并基于能量平衡理论和横向吹弧理论,对弓网离线电弧弧柱的能量过程进行数学分析,研究高速气流对电弧耗散功率的影响。确立电弧耗散功率Ploss和车速v、电流I和离线间距l之间的函数关系,对Mayr电弧模型进行改进。然后运用Simulink仿真软件,搭建改进的Mayr电弧模型。最后对比分析弓网离线电弧仿真波形和实验波形,验证搭建的弓网离线电弧模型的合理性。结论如下:随着列车运行速度提高和离线间距的增大,气流对电弧的吹弧作用更加显著,电弧耗散功率增加,燃弧尖峰电压和熄弧尖峰电压增大。

270V直流开断特性研究与耗散功率变化的Mayr模型仿真分析

为了优化航空270V直流接触器结构设计以及预期接触器的开断容量,采用一种以栅片和磁吹系统相结合的直流接触器,进行典型负载类型下的开断性能实验,得到了感性负载情况下开断难度最大,且随着回路电感值的增大,燃弧时间和电弧熄灭时过电压峰值增加。主触点间并联RC支路虽然会增加整个燃弧时间,但能有效限制过电压的数值,且过电压峰值随并联支路电容C的增加而减小。假设燃弧过程中电弧具有对称性,并对电弧进行受力分析,提出横向磁场中电弧运动速度和消散功率的计算方法,得到一种Mayr电弧修正模型。在不同等级的阻性负载情况下,分别对燃弧过程进行数值仿真,经仿真与实验结果对比,所提Mayr电弧修正模型能够准确描述电极分断过程中电弧电压及运动速度的变化情况,为航空直流接触器的设计提供有效的参考。

不同电弧模型对电路的影响探究

在研究电弧的动态过程时,需要对电弧进行详细建模来模拟实际的电弧变化,文中通过电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)来构建仿真测试电路,在此仿真测试电路上对时变电阻模型和Mayr电弧模型进行仿真对比分析。结果表明,Mayr电弧模型相对于时变电阻模型更能准确模拟电弧的动态过程。

多间隙灭弧结构熄灭工频电弧的仿真与试验

为研究多间隙灭弧结构遭雷电过电压击穿后熄灭工频续流电弧的能力,分析了多间隙灭弧室内的灭弧过程及可能的熄弧方式,并基于Mayr电弧模型理论,针对10 k V电压等级,建立了多间隙灭弧结构击穿后的电弧动态模型,计算了工频续流过零时电弧的熄灭过程,对影响熄弧效果的因素进行了分析;最后利用冲击与工频续流试验相结合的联合试验平台对具有多间隙结构的装置进行了联合试验。仿真与试验结果表明:较小的时间常数以及较高的耗散功率有利于工频续流电弧的熄灭,而多间隙灭弧结构能拉长电弧的特点能同时满足以上两点要求;联合试验时,多间隙灭弧结构能在闪络后的续流阶段快速熄灭电弧,熄弧发生在续流的第一个过零点时刻,熄弧后随着工频电压的恢复,该结构不会发生再次击穿;由于电弧在工频续流阶段存在一定的弧道压降,可保证输电线路不会发生短路性过流保护引发的跳闸事故。

直流可控避雷器用并联可控间隙电弧的维持规律

根据白鹤滩—江苏±800kV特高压直流输电工程提出的技术需求,针对系统过电压幅值较低情况下可控间隙动作时间隙无法维持导通状态至机械开关动作的情况,设计了可控避雷器用并联可控间隙并开展研究。通过补充的Mayr电弧模型对给定条件下触发器注入能量与间隙电弧维持时间的关系进行了分析和预测,并搭建实验平台研究了触发器提供的功率及能量对间隙电弧维持时间的影响,结果表明提高触发器的功率和能量都可以提高间隙电弧维持燃烧的时间;间隙主回路能量不足时,触发器提供的能量可以作为衡量间隙最低导通能力的标准。最终通过5路触发器间隔1ms接续触发的方式,使间隙在主回路没有能量注入时也能维持导通5ms,从而具备了与快速机械开关无缝时序配合的能力,为采用并联可控间隙的可控避雷器方案的推广提供了理论支持。

封闭容器内部短路燃弧特性及电弧电压计算

为了准确计算金属封闭开关设备发生短路燃弧时产生的能量,通过开展小尺寸封闭容器内部短路燃弧试验,利用L-C振荡试验回路获得不同充电电压和间隙距离下的电弧电压和电流等数据,详细分析了封闭容器内部燃弧特性,结果表明:封闭环境中电弧电压与压强成正比;电弧电压有效值随电流变化具有较大的不确定性,间隙距离对电弧电压的影响更为明显,当间隙距离为5、10和15 cm时,电弧电压有效值的平均值分别为130.4、208.0、252.2 V。同时考虑到封闭环境中的电弧电压随机性较大,提出了一种基于支持向量机的电弧电压计算方法,并与基于Mayr电弧模型的计算结果及试验结果进行了对比,对比结果证明所提方法优于Mayr电弧模型,计算结果与试验测量值的平均绝对百分比误差仅为4.04%。

高海拔低气压因素对弓网电弧的影响研究

基于Mayr电弧数学模型,研究高速列车在高原高海拔地区运行中弓网电弧电气参数的改变,对高海拔低气压因素影响弓网电弧特性的作用机理进行建模,分析比较了海拔4000 m以上区域高速列车受电弓和接触网间产生电弧的电气特性,从而为高海拔地区接触网线路参数设计提供参考依据。

特高压断路器几种开断试验回路比较

特高压断路器开断试验方法的研究是特高压输电技术发展需要解决的关键问题之一。根据开断过程中的电弧特性,基于Mayr电弧方程理论,建立参数化的PSCAD电弧电阻模型,通过对几种适用于特高压断路器开断试验的合成回路进行系统仿真分析,模拟了直接试验回路、Hitachi四参数试验回路和ABB的EPIC试验回路的开断过程,以直接试验回路为基准,对Hitachi回路和EPIC回路开断前后的电弧过程和恢复电压进行了比较。

爆炸性试验电感电路分断放电特性分析与建模

为了建立能模拟电感电路分断放电特性的模型,基于安全火花试验装置对其分断放电特性进行爆炸性试验研究,指出电感电路分断放电过程可分为3个阶段,即建弧阶段、电弧放电阶段和辉光放电阶段,且放电电弧结构可分为3个区,即阴极区、弧柱区和阳极区,得出放电电弧的最小建弧电压主要取决于阳极和阴极位降。分析了各放电阶段电阻的变化特点,指出其放电电弧电阻呈分段指数规律变化,且其增长幅度随着时间的增加而逐渐加快。基于电弧能量平衡理论,提出了一种电弧放电阶段的电阻指数模型,利用多分段函数确定其指数系数。采用最小二乘法推导出电感电路分断电弧放电时间常数,得出了模拟电感电路分断电弧放电特性的数学模型。仿真及试验结果验证了理论分析及所提出模型的正确性和可行性。

基于电流转移的CO2气体断路器动态介质恢复特性

为提高CO2气体断路器动态介质恢复强度,首先提出采用串联晶闸管与限流电阻串联的电流转移提升其动态介质恢复强度的方法,建立基于电流转移的CO2气体断路器开断仿真模型,仿真结果证明了增加电流转移可在一定程度上提高其动态介质恢复强度。然后搭建基于电流转移的CO2气体断路器动态介质恢复特性实验平台,实验研究了有/无电流转移、不同转移电阻、不同提前过零时间等条件下其动态介质恢复强度及增益效果。研究结果表明:CO2气体断路器动态介质恢复强度随提前过零时间增加逐渐增大;提前过零1.2ms时CO2气体断路器在电流过零后1ms其耐压水平已达20kV以上,为无转移时的2倍以上,已满足一定绝缘要求;选取200~250m?转移电阻为"最优"转移电阻,可实现CO2气体断路器"最优"动态介质恢复强度。实验结果可为大容量CO2气体断路器研制奠定基础。

高速铁路站内绝缘节处轮轨接触阻抗研究

在分析切断点绝缘节处产生电弧放电原因的过程中,轮对经过绝缘节时形成的接触电阻对整个牵引回路具有很大的影响。接触电阻大小在短时间内大幅度的变化是形成电流突变的一个先决条件。因此,分析计算接触电阻的大小及其变化对研究切断点绝缘节处钢轨及绝缘节的烧损是必不可少的。目前,国内外在研究绝缘节处产生电弧放电的过程中,多采用实际测量的方式。而我国高铁迅速发展的情况下,这种方法加大了成本和工作量。提出将电接触理论运用到绝缘节处轮轨接触阻抗的计算过程中,建立相应的Mayr电弧模型,并通过相应案例分析来验证。分析显示:轮轨间的污染膜层对接触电阻大小的影响巨大,研究对绝缘节处电弧形成原因的理论分析具有重要意义。

应用灭弧防雷间隙抑制弧光过电压的方法

当绝缘子发生雷击闪络造成单相接地故障时,间歇性电弧容易引发弧光接地过电压,对电网绝缘薄弱处造成破坏,影响电网安全运行。针对上述情况,设计了一种基于"疏导型"防雷理念和"气吹灭弧"相结合的灭弧防雷间隙。该间隙在快速疏导雷电流入地的同时,启动高速灭弧装置,熄灭故障点工频续流,抑制间歇性电弧产生和过电压。笔者通过对小电流灭弧试验和MATLAB建立的灭弧间隙仿真模型进行分析,灭弧防雷间隙可以抑制雷击闪络后引发的弧光过电压。

对吹式爆炸气流灭弧防雷装置熄弧效果研究

为了研究对吹式爆炸气流灭弧装置的熄弧效果,建立mayr电弧模型,仿真分析气流耦合电弧过程。同时构建试验电路进行灭弧试验并采用摄像机记录在高速气流作用下整个电弧熄灭过程。仿真与试验结果表明:该灭弧装置能在工频续流的第一个过零时刻熄灭工频电弧,熄灭电弧后对吹式灭弧装置间的间隙没有被再次击穿,说明了对吹式灭弧防雷装置有效抑制电弧重燃,具有实用价值。