特高压混合直流工程快速旁路保护用兆伏级SF_6间隙等离子体喷射触发特性及工程设计

在江苏白鹤滩±800 kV特高压混合直流工程中,受端交流侧三相接地故障穿越失败时,会在±400 kV柔直母线上产生高幅值过电压,严重威胁柔直阀组安全,而基于等离子体喷射的超快速旁路开关1 ms内将柔直母线快速接地保护柔直阀组是一种全新的解决方案。DC 400 kV触发间隙需满足高耐压(>1.2 MV)、低工作系数(<5%)、短延时(<1 ms)、大通流等严苛要求,而如何实现高气压、长间隙的可靠触发导通,并提出工程化设计方案是关键难题。为此搭建了增强型等离子体喷射触发间隙导通研究平台,重点研究触发电压、气压、间隙长度以及工作系数等关键影响因素对SF_(6)触发间隙导通特性的影响规律。结果表明,提升触发电压可显著提升触发导通概率、降低触发延时,但存在一定的饱和现象;在固定的工作电压下,随气压或间隙长度的增加,工作系数显著减小,导致触发延时骤增且导通概率急剧减小;在相同工作系数下,高气压短间隙的触发导通性能更强。据此提出满足特高压混合直流工程400 kV柔直母线快速接地用DC 400 kV间隙开关,间隙采用复合外套单间隙结构,轮转型触发腔设计实现多次触发。研制了触发间隙试验样机(间隙距离为10 cm、压强为0.5 MPa的SF_(6)),其雷电耐压>1250kV,临界可触发电压<50 kV,导通时延<0.5 ms。该研究结果为特高压混合直流输电系统中柔直阀组快速保护用兆伏级SF_6触发间隙工程应用提供了理论支持和工程初步设计方案。

模块化多电平换流阀子模块用真空旁路开关设计

模块化多电平换流阀(MMC)子模块的可靠性直接影响到柔性直流输电系统的整体稳定性,旁路开关是决定子模块关断性能的关键设备之一。文中基于永磁机构的工作原理和理论建立一种双线圈旁路开关模型,利用仿真分析电容储能电压、电容值、线圈线径和匝数以及弹簧参数对开关动态特性的影响规律,并对其动态特性进行优化设计。最后根据仿真结果制作样机并进行试验验证,测试结果表明:旁路开关满足在3 ms内合闸,零弹跳的技术要求,且通过雷电冲击试验、工频耐压试验、方波电压试验3项绝缘试验。

真空旁路开关灭弧室绝缘仿真及不确定性分析

真空旁路开关在直流系统中作为重要的保护器件长期工作在分闸状态下。针对真空旁路开关绝缘可靠性问题,文章以3.6 kV/2500 A真空旁路开关灭弧室为研究对象,采用有限元分析手段,建立三维电场物理数学模型,分析其在标准雷电冲击耐受峰值电压作用下的电场分布情况;并引入表面电场宏观增强因子,对电场集中区域的场域分布均匀程度进行定量分析。此外,采用混沌多项式展开法,对灭弧室触头电极中心开槽圆角半径进行不确定性分析,以确保其绝缘性能和加工制备的可靠性。

新型电力系统下低压直流配网的接地故障保护方法

电力系统低碳转型,构建安全高效和灵活可靠的配电网为基础的新型电力系统将对我国“碳达峰、碳中和”目标的实现起到关键作用。文中以低压直流(low voltage direct current,LVDC)配网系统为研究对象,针对配电网低压侧的接地故障问题,提出了一种采用IGBT构造投切旁路的人体保护方法。文中建立接地故障等效模型并进行理论分析,通过故障阈值识别判据产生保护人体的投切旁路信号,并对不同类型的接地故障进行区分,考虑多支路故障情况对旁路投切保护判据的影响,将故障值范围进行划分,进一步提出了旁路投切的分级保护方案,搭建实物模型对保护方法进行验证。实验结果表明所提保护方法能保护人体安全,具有灵敏性好,安全可控的优点,能显著提高配网系统的运行稳定性。

特高压分级式可控高抗的集约化设计与应用

特高压分级式可控高抗(HCSR)解决了固定高抗在限制过电压和无功补偿方面无法兼顾的矛盾,其系统调控的灵活性高,为特高压交流电网的安全、稳定运行提供了保障。HCSR各个分设备不仅具有特高压设备重量重、体积大、结构复杂等特点,分设备之间的集成设计、绝缘配合均会导致建设用地需求大幅增加,这与国家严控建设用地增量的政策存在偏差。为此,本文充分考虑户外环境因素的影响,合理利用立体化空间设计理念,创新性提出了取能电抗器区域转接母线垂直设计,以及成套装置局部GIS设计的集约化设计方案。在合理控制设备和工程建设成本的前提下,优化解决了其粗放型使用建设用地的问题。采用集约化设计后,HCSR占地可节约25%左右,效果显著。

基于辅助电压判据的柔性直流换流阀子模块旁路拒动策略

为解决柔性直流输电换流站换流阀子模块旁路开关拒动导致直流闭锁,首先,开展了旁路开关动作原理和动作过程力学分析;接着,从现场检查、故障录波和旁路开关合闸故障复现试验3个方面,深入分析某换流阀子模块旁路拒动事件的故障原因。然后,针对无转折晶闸管子模块设计的在运工程,提出基于辅助电压判据的旁路开关拒动改进设计策略;最后,根据4种不同运行工况分别开展改进设计策略试验验证。结果表明,所提改进设计策略具有可靠性和有效性,该策略实施后避免了旁路开关拒动导致换流阀子模块炸裂和换流阀闭锁,进一步提高了在运柔性直流输电工程换流阀子模块运行可靠性。

旁路不停电作业分流异常的分析

随着企业和居民用户对供电可靠性需求提升,配网不停电作业已逐渐替换传统计划停电作业成为配电网线路设备主流检修手段。通过旁路作业法带负荷更换或安装开关、跌落式熔断器等设备是配网不停电作业常规复杂作业项目,电网企业各基层单位广泛开展该项作业。文章针对现场实际作业中发现的旁路系统分流异常问题开展分析,提出此类作业须注意问题和应采取措施,保障旁路作业安全有序开展。

220kV旁路保护改造工程要点

针对220 kV变电站旁路保护改造工程,从安全措施布置、随工验收、工程启动等方面分析了旁路保护改造中的要点,同时对旁路代供主变二次跳闸回路、电流回路、电压回路的拆接注意事项进行了归纳,以期为运维人员进行设备的倒闸操作以及异常处理提供参考。

一种使用旁路系统运行正确性校核的熔断器检修方法

在配电设备中,跌落式开关(熔断器)作为用户进线开关被广泛应用。通常熔断器发生故障后需采取带电作业方式进行检修,一种作业方式为带电不带负荷更换,需拉开熔断器使用户停电,另一种方式为带电带负荷更换,能够实现用户完全不停电。现行的带电带负荷更换熔断器作业方式存在危险点多、操作复杂等缺点,针对此问题,提出了一种使用旁路系统运行正确性校核的熔断器检修方法,以保障检修过程中的人身安全和设备安全。

柔直旁路开关误动试验

柔性直流换流阀运行时,因旁路开关误动引起的故障例如不能触发IGBT短路保护或IGBT短路保护失效,会造成直流输电系统换流阀旁路开关瞬间承受短路电流。此处根据乌东德工程换流阀的研制过程,首次提出一种利用换流阀旁路误动试验验证旁路开关承受瞬间短路电流后能够长期稳定通流,实现柔直旁路开关误动防爆和稳定通流。首先阐述了柔直换流阀旁路开关误动故障机理及其带来的危害,在此基础上提出了旁路开关误动换流阀试验验证方法,并通过试验原理分析和换流阀试验验证,评估了旁路开关耐受短路电流的能力。最后,设计试验电路进行了试验验证,成功在乌东德工程中实现工程化应用。

泰安抽水蓄能电站静止变频启动控制系统调试及设计优化

泰安抽水蓄能电站SFC系统自2005年投运以来,设备长时间运行,元器件老化严重,随着机组启动次数的增加,偶发性故障时有发生,需对其进行改造。通过动态模拟仿真试验平台,制定了系统的启动调试试验大纲,同时对SFC系统的控制逻辑进行了充分的验证。本文对泰安抽水蓄能电站静止变频启动控制系统改造进行了阐述,提出了单套输入、输出变压器接口下实现双SFC系统的启动控制技术,彻底解决了旁路刀闸故障引起的启机失败问题。针对现场提出了完整的启动控制调试试验方案,并创新性提出基于无旁路刀闸方式的启动技术,试验结果证明了改造后双系统运行的稳定性及可靠性,实现了双系统设备的冗余技术,为后续抽水蓄能电站国产化改造项目提供了可借鉴的经验。

旁路开关触头部位电场分析及优化设计

应用于失超保护的旁路开关,为配合系统其他部件,以减小触头开距的方式来实现开关快速分闸及动作时间的一致性,这对开关的绝缘性能提出了更高的要求。本文通过原样机的介电性能试验和电场仿真发现了旁路开关触头处的薄弱点,然后提出优化改进方案,并利用仿真和试验验证了优化方案的可行性,以期为同类型的开关绝缘设计提供参考。

超临界二氧化碳布雷顿循环的透平旁路启动特性

针对正在建设中的低碳超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))循环试验台,为制定试验台启动策略、研究系统启动过程动态特性,采用模块化建模方法建立循环系统的动态模型,设计具体的透平旁路启动控制策略。针对启动过程中的旁通切换,提出手动切换、自动切换以及考虑冲转的旁通自动切换3种策略。研究表明:采用手动切换时,可以较好的控制加热器出口压力、压缩机流量的波动,但是压缩机进口压力变化较为明显,透平转速控制效果较差;采用自动控制旁路切换则不需要预设切换时的阀门对应开度,同时比较有效地控制压力、流量等参数波动;在考虑透平冲转时,采用自动切换控制,加热器出口压力最大相对变化量约为5.7%,压缩机流量最大相对变化量约为16%。采用提出的考虑冲转的透平旁路自动切换的启动策略,启动过程中参数变化平稳可控,可为后续试验台调试运行提供一定参考。

500kV输电线路母旁代路送电操作中跳闸事故的分析与处理

介绍了双母线带旁路接线方式和系统的保护配置,针对旁路代线路开关送电过程中,第二套线路保护未退出运行导致送电操作中线路跳闸现象,首先分析了跳闸原因及保护动作行为,然后对旁路代线路开关送电的一/二次设备操作顺序进行改进,最终实现电网稳定运行。

CRH5A动车组制动安全环路优化方案研究

针对CRH5A动车组运用过程中安全环路多次异常断开导致紧急制动施加且无法缓解的问题,阐述了CRH5A动车组紧急制动控制和制动安全环路的工作原理,对各触发源断开安全环路导致的紧急制动通过旁路实施缓解的可行性进行了分析,归纳了既有安全环路方案通过旁路实施缓解方面存在的问题,提出了在CRH5A动车组既有制动安全环路中增设旁路开关的优化方案,可在特殊情况下旁路安全环路中的故障点对其触发的紧急制动实施缓解;同时还对旁路开关投用后动车组安全环路控制功能受限情况及其对行车安全影响进行了分析,给出了应急处置操作建议。

基于刀闸位置切换的双母线带旁路变电站主变电压切换回路改进方案

针对220 kV双母线带旁路主接线变电站,提出一种基于刀闸位置切换的双母线带旁路变电站主变电压切换回路改进方案,确保2套220 kV主变保护在旁路代路时满足交流电压应分别取自电压互感器互相独立绕组的要求。

电容分压式电压传感器误差分析

不停电作业用旁路开关能否投入,需依据旁路开关两侧的电压相位差来决定。旁路开关所使用的电压检测元件一般为电容分压式电压传感器,传感器的误差,特别是角度误差,对旁路开关的正确使用影响较大。文章通过对电容分压式电压传感器的原理及误差影响因素进行分析,提出了降低电压传感器误差的方法,并对旁路开关使用的电压传感器及检测回路提出了要求。

旁路转换开关在数据中心的应用探索

随着互联网特别是移动互联网的兴起,数据中心成为热门概念。数据中心供配电系统作为整套系统的心脏,其组成和设计要求都有严格规定。数据中心运行中断会造成重大经济损失或扰乱公共场所秩序,所以其配电系统很有必要设置带旁路的自动转换开关。本文阐述了数据中心在供配电系统方面需要解决的问题和B级数据中心配电系统中旁路转换开关电器应该具备的功能要求,并分析了BTSE旁路转换开关的可靠性。

10kV旁路负荷开关爬杆助手的研究与应用

配电网旁路不停电转供作业作为重要的带电检修手段之一,2022年在云南电网不停电作业中的占比已达到40%。不停电转供作业中使用的旁路负荷开关作为核心工具,具有开断、通流、绝缘的功能,但因其重量较重,敷设方式已不能满足企业高质量发展的要求,在长时间转供电时,还需要专人看守,浪费人力。为此,提出旁路负荷开关爬杆助手,其由遥控电机、滑轨、变速器等组成,具有电动提升和人力提升2种模式,高度可控,有效提升了旁路转供作业安全性和人机工效,解决了停电检修作业时的人力资源浪费问题。

安自装置“旁代压板”投退风险分析及防控措施

通过对某110kV变电站旁代操作中涉及的110kV备自投装置“旁代压板”投退顺序的典型错误进行分析,阐述旁代操作中旁代压板的错误投退对备自投跳闸逻辑、和电流逻辑及放电逻辑的影响,提炼归纳出一种安自装置旁代压板操作顺序,以保证在旁代操作过程中备自投逻辑的准确可靠动作。