计及铜蒸气介质的小电流直流电弧仿真与实验

因导线的绝缘劣化、接触不良等因素引起的直流电弧故障时有发生,但因无过零点特征无法自然熄弧可能导致设备损毁或者引发火灾,研究直流电弧特性对于电弧故障的检测与保护具有重要意义。光谱测试数据表明,在直流电弧中存在铜元素,因此,基于平衡态等离子体理论新增了含铜蒸气介质的电导率-温度特性曲线。建立小电流空气直流电弧的有限元模型,分析电弧稳定燃烧时的温度场分布和电弧电阻及电极间距的关系,同时,开展电弧实验,验证仿真模型的合理性。数据表明:相比纯空气介质,引入铜蒸气的仿真结果与实验数据更接近。这体现在当电弧稳定燃烧时,两者电极的温度场分布基本一致,等离子体气体温度最高到6000~7500K;电弧电阻和电极间距的仿真数据与实验数据最大偏差是2.283Ω,最大相对误差为13.45%。可见,含铜蒸气介质的电弧仿真模型能更准确、全面地研究直流电弧的电导率特性,为小电流直流电弧的电气特性和温度特性研究提供理论基础。

小电流直流故障电弧的数学模型及其特性

直流系统中因电缆接头松脱、接触不良、导线绝缘破裂等原因引起的直流故障电弧,不易熄灭且难以检测,产生的高温容易引发火灾。该文搭建了一套直流电弧模拟实验平台,研究电源电压、电流和电极间距对电弧特性的影响,证明了电弧电流和电极间距是影响电弧特性的主要因素,而电源电压值决定能否产生稳定的电弧。同时,分别建立了电弧的等效电阻、电压和功率与电流、电极间距之间的数值拟合模型,通过该模型获得的电弧R-I、V-I、P-I 特性以及预测模型,与青海光伏实验基地的实验数据基本吻合。同时,基于平衡态等离子体理论和Chapman-Enskog方法,获得不同电弧介质(纯空气和含铜蒸气)下的电导率-温度曲线,并利用COMSOL 对不同间距下的电弧电阻进行仿真分析,含铜蒸气条件下的仿真结果与实测数据基本一致。以上研究结果为进一步研究小电流直流故障电弧的通用特性提供了理论基础。

小电流直流电弧的动态模拟及其稳态特性研究

直流电弧故障一旦发生,由于无过零点阶段,电弧不易熄灭,将严重危害直流供配电系统的安全运行,因此有必要研究小电流直流故障电弧的电气特性与温度场分布。电弧发展过程较为复杂,涉及电场、磁场、流体场与热力场等多个物理场的变化,建立了直流电弧的磁流体动力学模型,通过有限元分析方法模拟了电弧的发展过程,得到了直流电弧不同发展阶段的电弧电压、温度分布变化特点。同时,建立了电弧等效电阻的数值拟合模型,通过该模型获得的电弧电阻特性变化规律与实验数据基本吻合,电弧电阻与电弧电流呈反比例特性。分析了直流电弧稳态特性的影响因素,证明了电弧电流、电极间距是决定电弧特性的主要因素。以上研究结果为小电流直流电弧特性研究提供了新思路,为直流电弧的检测及保护装置的研究提供理论支持。

基于无人机搭载的电场强度传感器测量技术研究

变电站内环境各异、运行工况复杂,现有电场强度传感器的量程和精度不满足测试需求。基于一种可用于无人机搭载的电场强度传感器,解决了场强大量程和数据无线传输的技术难点,满足超特高压变电站测试需求。以支柱瓷瓶为试验对象,开展不同电压等级下、不同位置的场强分布的试验室测量,模拟测试瓷瓶存在缺陷时的场强变化情况,并在220 kV电流互感器附近进行了现场测试,结果表明该无人机搭载场强测量技术能检测变电站内主设备场强分布,诊断瓷瓶表面尖端、短接等缺陷。

瓷瓶对特高频局部放电检测影响的研究

变电站设备特高频局部放电检测和定位主要是针对GIS、主变、开关柜等设备,在敞开式变电站对广泛的一次设备应用较为有限,敞开式一次设备内部特高频局部放电信号是否能被有效检测亟待研究。采用特高频信号发生器模拟4种典型的局部放电,研究瓷瓶对特高频检测放电信号检测的影响,并依据试验结果提出了瓷瓶内部4种典型的特高频局部放电信号的有效检测距离。

基于5G 技术的变电站无人机巡检安全控制策略

为提高变电站无人机巡检的安全性能,基于5G通信技术的超低时延和超大带宽特性,提出在无人机巡检安全控制系统制定异常智能应急悬停、任务中断原路返回以及低电量就地迫降等安全控制策略,实现远程应急控制,保证变电站复杂环境下无人机巡检安全,提高了作业安全系数和巡检工作效率。

创新“全科医生”培养模式 助力运维管理提质增效

“真空调压开关重瓦斯保护已退出,档位已切换至就地档位,现在可以进行取油样工作。”这是国网湖南超高压变电公司日前在220千伏学士桥变电站作业现场举行的“全科医生”跟班培训,运维人员首次参与了主变调压开关取油样工作。“全科医生”培养模式的创新,助力了运维管理的提质增效。1 “三项能力”稳推进聚焦“巡视发现问题能力、应急处置能力、消缺处理能力”三项能力提升,精心制定为期一个月的“全科医生”跟班培训方案。培训采用理论与实践相结合、现场与实验室交替的方式,按“三步走”策略稳步推进。