融合连续过渡模型与Helmer模型的真空断路器开断模型研究

真空断路器广泛应用于中压等级电网中,在频繁操作场景下易出现过电压问题,而真空断路器的弧后暂态过程直接决定了其分断特性和过电压特征。为解决现有真空断路器模型难以同时对其弧后过程和高频特性仿真的问题,该文搭建了融合连续过渡模型和Helmer模型的真空断路器开断模型,并通过试验和计算确定其仿真参数。以切除35kV系统用并联电抗器为例,研究该真空断路器融合模型与连续过渡模型和Helmer模型计算结果的差异。结果表明,融合模型能够同时考虑弧后介质恢复过程中重击穿和冷间隙重击穿现象;其弧后参数计算与连续过渡模型基本一致,高频开断特性和Helmer模型较为接近。通过分析高频开断过程中的鞘层生长和重击穿情况,可以得到引起真空断路器高频重击穿的主要原因。该文仿真结果验证了所提出的真空断路器开断模型的准确性,可为真空断路器高频分断条件下的弧后鞘层发展分析和重击穿原因判断提供参考。

基于一体化电磁骚扰传导模型的开关柜微机保护装置电磁干扰滤波器设计

为解决高压开关柜断路器在海上风电场等场景下频繁操作产生的电磁干扰问题,分析其电磁骚扰传导过程,并设计合理的抗干扰措施以提高微机保护装置的电磁兼容水平,该文提出一种高压开关柜一体化电磁骚扰传导仿真模型,针对断路器开断电磁骚扰设计了电磁干扰(EMI)滤波器并验证其性能。首先以KYN61—40.5型开关柜真空断路器为例,建立其电磁骚扰一体化仿真模型,通过试验与仿真获得断路器开断电磁骚扰的特征;然后根据该特征设计了基于定K型和m推演的EMI滤波器并验证其性能。研究结果表明,微机保护装置电流测量端口的骚扰电压主导频率约为312 kHz,一体化电磁骚扰传导仿真模型仿真结果与试验结果最大相对误差为9.8%,表明该模型可用于电磁骚扰传导过程的仿真;该文设计的EMI滤波器的陷波频率与理论设计值的最大相对误差为-8.8%,接入EMI滤波器后骚扰电压下降93.94%,持续时间下降71.42%。研究成果可为高压开关柜微机保护装置的电磁骚扰传导过程分析和电磁兼容水平提升提供参考。

考虑火焰分区的植被火条件下导线-板间隙击穿电压研究

架空输电线路走廊山火可显著降低线路空气间隙绝缘强度,严重威胁电网的安全稳定运行。利用模拟山火试验平台研究了杉木火焰全桥接和非全桥接时的间隙击穿特性,并根据间隙击穿放电过程和火焰的形态将间隙划分为火焰连续区、火焰不连续区和烟雾区,通过回归分析得出了火焰非全桥接时的间隙击穿电压的拟合表达式。研究结果表明:火焰全桥接时间隙的击穿特性主要受火焰连续区本身特性差异的影响,平均击穿电压梯度最低可降低至纯空气间隙的18.0%;火焰半桥接时烟雾区承担了大部分电压,火焰的特性差异对火焰区的击穿特性影响不明显;不同植被垛密度下的击穿电压随间隙距离的增加差异会减小。研究成果可为山火条件下架空输电线路空气间隙击穿风险评估和防护提供参考。

考虑混合式直流断路器整机结构的多断口串联机械开关均压设计

高压直流断路器是高压直流电网控制保护的关键设备之一。为解决混合式直流断路器串联多断口机械开关的均压设计问题,该文搭建试验回路,开展双断口串联机械开关稳态、暂态电压分配特性试验,通过静电场仿真提取其分布电容参数,建立电磁暂态仿真模型,场–路结合分析均压组件参数对断口电压分配特性的影响规律。仿真与试验结果相对误差不大于3.0%。以典型±535kV混合式直流断路器为例,考虑断路器整机结构,进一步研究均压组件参数对断口电压分配特性的影响规律,得到在均压系数≥95%的条件下,六断口串联机械开关均压组件参数的建议选取范围为:100MΩ≤均压电阻≤1000MΩ,均压电容≥4.83nF,100Ω≤限流电阻≤500Ω。结果表明场–路结合分析方法进行多断口串联机械开关均压设计的有效性,可为混合式直流断路器多断口串联机械开关均压设计提供参考。

一二次融合开关设备操作电磁骚扰特性及防护研究进展

一二次融合开关设备操作时产生的电磁骚扰特征及其防护是该类开关设备安全稳定运行需考虑的问题之一,需要进一步开展研究。因此,对比了一二次融合开关设备与传统开关设备的主要技术差异,分析了典型一二次融合开关设备操作电磁骚扰的骚扰源、耦合途径和防护措施。结果表明,电磁骚扰的持续时间为3~30ms,主导频率范围为0.1~80MHz,幅值标幺值可达3.0;互感器和接地网均可使部分骚扰传导至二次侧,而辐射骚扰的幅值与频率较高,其耦合途径需进一步研究;在互感器二次侧采取增加滤波器、安装互感器屏蔽罩等措施能有效降低电磁干扰,但合理的防护措施选择需结合骚扰特征和耦合途径特点。建议在电磁骚扰信号准确测量、信号特征量与影响因素分析、耦合方式与耦合途径和入网专业检测方法4个方面进一步开展研究。

屏蔽金具对混合式直流断路器多断口串联机械开关电压分配的影响与优化

为研究屏蔽金具对混合式直流断路器多断口串联机械开关电压分配的影响,为混合式高压直流断路器多断口串联快速机械开关的均压设计提供支撑,建立典型±200 kV混合式直流断路器模型,采用静电场仿真对电力电子模块、能量吸收模块和屏蔽金具对快速机械开关断口间电压分配特性的影响进行分析,得到了屏蔽金具的结构参数与布置方式对断口电压分配特性的影响规律。研究结果表明,屏蔽金具对断口间电压分配的影响最大,顶层屏蔽罩采用全封闭结构、降低顶层屏蔽罩与快速机械开关单元之间的距离等方法能够有效改善断口间的电压分布。基于仿真结果,从均压设计角度对±200 kV混合式直流断路器的屏蔽金具结构参数与布置方式进行了优化,优化后的高压侧断口承担电压比例从59.97%降低至52.32%,表明了优化措施的有效性。研究结果可为混合式直流断路器用多断口串联机械开关的均压方案设计提供参考。

考虑杆塔接地装置布置的埋地油气管道电位升抑制措施研究

雷击杆塔时会导致不满足国标要求的临近埋地油气管道产生过高电位升,如何在空间受限情况下进行改造成为了亟待解决的问题。提出基于杆塔接地装置布置的管道电位抑制方法,通过CDEGS建立临近接地装置的埋地油气管道模型,开展模拟试验验证其准确性,定义风险系数评估管道风险并分析隔离、垂直引流和水平引流3类措施对管道电位升的抑制效果。结果表明:加装隔离墙降压效果最优,最高可降38.2%;引流类措施在高土壤电阻率情况下降压效果更好,选用30 m左右的接地体效益最高,最后提出了一种组合措施,可以使风险系数降低到安全区附近。研究结果可为架空输电线路杆塔临近埋地油气管道燃爆风险防控提供支撑。