变速水力发电机组低电压穿越中机组转速上升率的计算及其影响分析

因其优良的调节性能,变速水力发电机组对消纳间隙性与随机性强的新能源具有重要意义,受到行业的广泛关注;在电网低电压故障过程中变速机组的转速具有短时间上升的现象,对机组低电压穿越过程中的转速上升率进行计算,并对其加以抑制是保障机组安全运行的重要条件之一。该文通过建立,以及在恰当的假设条件下简化、求解变速水力发电机组的数学模型,得到机组转速上升率的解析表达式;通过分析机组转速上升率对各主要参数的敏感性,设计机组低电压穿越时的导叶控制策略;通过数值计算与对比,验证调速器策略,有效降低了机组低电压穿越过程中的机组转速上升率。

一起220 kV CVT额定输出容量校核异常的处理分析

针对发现的一起220 kV电容式电压互感器(CVT)额定输出容量30 VA与设计值50 VA不一致的问题,介绍了问题发生情况及产生原因。基于CVT的误差理论,得出准确度和温升指标与CVT的额定输出容量强相关的结论,并通过准确度试验、型式试验两者相结合来校核CVT额定输出容量。逐台进行了准确度试验,对30 VA规格的CVT按照50 VA开展了产品型式试验,重点关注温升、准确度试验,试验结果表明:30 VA规格的CVT符合50 VA额定输出容量的要求。最后更新了CVT铭牌的额定输出容量参数,投运后运行正常。本文为CVT额定容量校核提供了一种解决方法。

基于电流上升速率的柔性直流环网输电线路反时限保护

针对柔性直流环网远端高阻接地故障保护灵敏度低及相邻非故障线路干扰严重问题,提出一种基于电流上升速率的反时限保护方法。文中通过计算故障电流及其上升速率初始值,分析比较了故障线路和非故障线路的本质差异。采用滑动时窗使得到的电流上升速率最接近实际,并具有一定的抗干扰能力。应用反时限方法,通过设置较低的启动值,使得高阻故障时保护能够可靠延时动作,设置合适的瞬时动作值保障了较低过渡电阻情况下能够快速切除故障,方法的反时限特性排除了非故障线路和非故障极的干扰。最后,分析了线路分布电容对电流上升速率的影响,并提出了相应的修正方法。大量仿真实验表明,所提方法具有高灵敏性、选择性和可靠性,并具有强耐受过渡电阻能力。

超高压混合串补线路瞬态恢复电压暂态特性

混合串联补偿对输电线路暂态特性的影响亟待研究。为研究串联补偿混合复用对瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)暂态特性的影响,以500 kV超高压示范工程线路为研究背景,利用PSCAD/EMTDC建立可控串补与固定串补的电磁暂态仿真平台,分析系统发生单相接地故障时瞬态恢复电压变化规律,得到恢复电压上升率与短路电流变化曲线;采用对比分析方法,针对可控串补与固定串补不同配置方式,研究不同串补度对TRV特性的影响,并得出最佳串补配比。仿真表明:相比固定串联补偿(fixed series capacitor compensation,FSC)双平台分段布置,系统采用可控串联补偿(thyristor controlled series compensation,TCSC)与FSC混合复用时,TRV超标工况大幅增加;合理配置TCSC+FSC线路串补度,能够有效降低TRV与断路器短路电流,且能够满足断路器正常开断的国家标准。

渤海典型薄互层油藏水驱动用及关键开发指标研究

P油田整体为典型的薄互层油藏,主要特点是储层厚薄不均、薄层发育、储层横向变化快、储层连通性差、测试及生产动态资料少,导致真实水驱动用程度预测难度大。水驱油藏中注采对应率的高低直接决定了水驱动用程度,对油藏关键指标如采收率、递减率和含水上升率的预测精度有重要影响。首先基于地质精细小层对比,从薄互层油藏注采对应率出发,得到油田平均静态注采连通率在75%左右,进一步分析油田的随钻测压资料及实际生产数据,油藏实际动态注采对应率为70%;通过建立能够代表油田薄互层油藏地质特征的典型数值模型来判断注采对应率对递减率、采收率、含水上升率的影响。研究结果表明,在相同的产液速度条件下,注采对应率越高,递减率越小;反之,则递减率越大。随着注采对应率的提高,油田采收率和含水上升率也相应提高。

环境温度变化下低压隔离开关的降容试验

低压隔离开关是一种在断开状态下能符合规定的隔离功能要求的一种机械开关电器,在正常使用中应严格按照其各项额定值选择适合的开关,其中额定工作电流是十分重要的选择项。低压隔离开关(以下称“开关”)额定工作电流的确定与开关使用环境温度以及开关自身温升密切相关。研究不同使用环境温度,特别是在较高温度环境对开关的性能影响。制定了在不同环境温度下的开关温升试验方案并分析其可行性,然后试验得出不同环境下开关的温升数据。进而根据温升的限值要求对开关在不同的环境温度下的额定工作电流的适应性变化进行确认。对开关在较高环境温度下使用时,确定其降容使用的额定工作电流,以使开关性能不受高于标准中规定的环境温度的影响。

特高压断路器的瞬态恢复电压研究

结合晋东南—南阳—荆门1000kV特高压试验示范工程,研究了交流1100kV断路器瞬态问题中的断路器开断短路电流或失步解列后的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)内容。在此基础上提出了我国交流1100kV特高压断路器的工作条件建议,分析了特高压断路器TRV问题的前景。认为我国特高压电网断路器在不采用分闸电阻的条件下。可满足IEC断路器扩展标准和正在修订的我国电力行业断路器标准中对TRV的要求。

正极性雷电冲击电压下流注起始特性研究

流注是长空气间隙放电的主要过程,其起始特性具有重要的理论价值与广泛的工程应用。以往对直流电压作用下流注起始特性的研究较多,对冲击电压特别是电压上升率较大的雷电冲击电压下流注起始特性研究很少。采用基于光电集成技术的高压侧电流测量系统与空间电场测量系统,对1 m棒–板间隙在正极性雷电冲击电压下流注起始特性进行研究,提出了新的流注起始观测手段,获得不同半径棒电极、不同电压上升率下的流注起始电压与场强,拟合得到考虑电压变化率的流注起始场强判据,并验证了所提出判据的广泛适用性。另外,还对正极性雷电冲击电压作用下流注起始时延的变化规律进行研究,定量测量了流注的起始时延,为研究流注起始时延的概率分布奠定基础。

特高压混合无功补偿线路接地故障开断特性

由分级可控高抗与串补装置组成的混合无功补偿应用于特高压电网时,输电线路发生接地故障,断路器两端的暂态恢复电压(TRV)会受混合无功补偿相关因素的影响而表现出不同的特征。在建立特高压接地故障电网简化模型的基础上,应用理论分析的方法推导在串补电容器组未被短接工况下,断路器开断时其两端瞬态恢复电压上升率(RRRV)及TRV峰值的计算表达式。针对不同时间短接串补电容器组,仿真分析了TRV的波形特征和混合无功补偿度对断路器开断特性的影响。结果表明,串补电容器组未被短接时,架空线路长度固定,RRRV和TRV峰值随着故障距离增加而降低,架空线路长度超过1 100km时,发生接地故障时系统会发生谐振,未达到谐振长度时RRRV和TRV峰值随架空线路长度增加而升高。串补电容器组被短接时的电源工频电压幅值越大,断路器越难以开断,串补和分级可控高抗的补偿度增大利于断路器开断。

感应电压对断路器瞬态恢复电压特性影响的研究

瞬态恢复电压的幅值和上升率是断路器开断的重要影响因素,文中以特高压示范工程项目为背景,利用电磁仿真软件EMTP-ATP研究在不同故障类型和不同故障位置情况下,线路间的感应电压对断路器瞬态恢复电压参数的影响。仿真结果表明:感应电压的存在使断路器瞬态恢复电压的幅值和上升率都超过了标准规定值,对断路器的开断能力提出新的考验,仿真结果对断路器结构设计具有一定的理论指导作用。

1000kV特高压断路器的瞬态恢复电压

为了合理地确定特高压断路器瞬态恢复电压(TRV)的试验参数,依托淮南-皖南-浙北-沪西1000kV同塔双回线路输电工程,研究由特高压系统回路特性产生的特高压断路器预期瞬态恢复电压。采用EMTP模拟计算方法,统计分析了变压器限制的短路故障(TLF)、断路器端部故障(BTF)和失步开断下的瞬态恢复电压,提出了以下建议:将DL/T402-2007中特高压断路器T10和T30规定的恢复电压上升率(RRRV)值由7kV/μs和5kV/μs分别提高至10kV/μs和7kV/μs;此工程失步解列点可指定在皖南站。比较了断路器装分闸电阻的优缺点,建议此工程可不装分闸电阻。这些建议均被同塔双回线路输电工程采用。

可控避雷器中晶闸管阀电压和电流上升率仿真分析、试验检测及限制措施

晶闸管器件的断态(开断状态)电压上升率du/dt和通态(导通状态)电流上升率di/dt是决定可控金属氧化物避雷器(CMOA)晶闸管阀工作安全性的关键参数。以长治—南阳—荆门特高压交流试验示范工程为背景,对晶闸管阀中晶闸管器件需要承受的最大du/dt和di/dt进行了仿真计算,提出了技术要求,并给出了限值要求,即du/dt和di/dt均不允许超过其临界值du/dtcrit和di/dtcrit。根据实际使用条件对所选晶闸管器件的du/dtcrit和di/dtcrit进行了试验测试。测试结果和技术要求对比表明:2.0～3.0英寸晶闸管du/dtcrit不小于45kV/μs,大于技术要求28.3kV/μs,无需限制措施;di/dtcrit为865～910A/μs,远小于技术要求87kA/μs,须采取适当的限制措施。研究表明,采用3～5mH的限流电抗器可以将di/dt限制在容许范围内,且限流电抗器对CMOA限制系统操作过电压的效果影响不大,可以采用限流电抗器限制晶闸管器件的di/dt。

潜供电弧零休阶段弧道恢复电压特性

潜供电弧零休即潜供电流过零阶段的电弧恢复电压上升率是影响潜供电弧熄弧与重燃的重要因素。以单相接地故障为例,将故障发展过程分为4个阶段并建立相应的电路模型,在每个阶段针对影响恢复电压上升率的因素做了定性分析。针对特高压输电线路进行了仿真计算,得出的结论是:潜供电流不同过零时刻与故障时刻、跳闸时间、短路电弧电阻等因素一样,在燃弧的初始阶段,对恢复电压上升率有较大影响,后期则几乎没有影响,而且随着时间的延长,恢复电压上升率有减小的趋势并最后趋于稳定。而故障点位置对恢复电压上升率的影响,则呈现出线路两端故障时恢复电压上升率大,线路中点位置时最小的V型曲线;随潜供电弧电阻的增加和并联补偿度的减小,恢复电压上升率呈现出增加的趋势;并联电抗器中性点小电抗不仅对恢复电压上升率产生影响,同时也对潜供电流、恢复电压产生影响,均表现出V型曲线的影响规律,且当中性点小电抗取值能够实现完全补偿时上述三者有最小值。

变频电机绝缘材料失效主要因素与寿命评估方法

分析了引起变频电机绝缘材料过早失效的主要因素,介绍了变频电机绝缘材料寿命评估检测设备的主要参数,提出标准定义中脉冲上升时间存在的问题,给出了脉冲电压上升率指标,指出在用示波器测试上升时间时应注意的问题,最后介绍了变频电机绝缘材料的寿命评估方法。

不同故障下串联谐振式FCL对高压断路器恢复电压的影响

为了使串联谐振式故障电流限制器(series resonance type fault current limiter,SRFCL)能在超高压电网中投入实际应用,采用电磁暂态仿真计算软件ATP-EMTP,研究分析了500 kV电网中在母联处加入串联谐振式FCL对高压断路器在开断不同短路故障时恢复电压的影响。计算结果表明:加入串联谐振式FCL后,当断路器开断出线端短路故障时,恢复电压上升率提高了18%,第一参考电压提高了2.6%。当开断近区故障时,90%额定短路电流和75%额定短路电流条件下,恢复电压起始部分的上升率分别下降了19.26%和25.6%,峰值分别下降了11.05%和15.73%。当开断母线短路故障时,串联谐振式FCL对母联上断路器恢复电压的上升率有显著的影响,加入之后恢复电压上升率比加入之前提高了13.1倍,第一参考电压提高了78.5%。在母线出现短路情况下,恢复电压上升率与第一参考电压的大幅提高将严重影响断路器的开断,在串联谐振式FCL的应用过程中需要加以考虑和解决。

多间隙气体放电管研究及其应用

为了解决气体间隙放电在雷电防护应用中存在击穿电压高、工频续流大的问题,通过对汤森理论与帕森定律的分析,设计了一种多间隙气体放电管,并在帕森定律的基础上提出了单个间隙击穿电压乘以系数β(β<1)为多间隙气体放电管的击穿电压。采用模拟雷电流对多间隙气体放电管做冲击试验,结合气体放电理论与试验结果分析得出:与相同材料及极间距的传统气体放电管相比,多间隙气体放电管的击穿电压为其1/5左右,响应时延可缩短至200ns左右,残压上升陡度最大可减小0.3k V/μs;多间隙气体放电管在一定的雷电流范围内能够减少甚至消除工频续流,具有一定的实用价值。

表层氟化环氧树脂的直流闪络特性

绝缘电介质表面电荷积累和分布对其沿面放电和击穿行为具有重要影响。通过表层氟化调控环氧树脂表面微观形貌和表面电位衰减速率,研究电极间隙、升压速率和电场均匀程度对环氧树脂负极性直流闪络特性的影响。结果表明：氟化导致环氧树脂表面电位衰减速率加快和表面粗糙度明显增加。经较长时间氟化的环氧树脂样品,其表面粗糙度上升趋至饱和且其在准均匀电场和极不均匀电场中的沿面闪络场强均有所增加。氟化修饰对极不均匀电场下的闪络场强提升效果更为明显：电极间隙10 mm时氟化15、30和60 min使环氧树脂在极不均匀电场中的闪络场强分别增加16%、34%和47%,而在准均匀电场中的闪络场强增加幅度仅分别为9%、15%和22%。表层氟化可抑制环氧树脂表面电荷积累,阻碍放电通道形成,从而提高闪络场强。

真空开关介质强度恢复的研究

电力系统的瞬态恢复电压对真空开关的介质强度恢复影响极大,根据是否考虑这一影响可把真空开关的介质恢复过程分为实际恢复过程和固有恢复过程。本文在相同的实验模型和电路参数下对这两种恢复过程作了比较性的实验研究。提出了“鞘层”与“金属蒸气”相结合的理论模型,并对相关的问题进行了讨论。

高重复频率的ns气体火花开关

针对气体火花开关工作频率低的缺点,以μs级上升时间和脉宽的单极性高压脉冲作为初级脉冲,通过ns火花开关的作用,得到频率为几千Hz、脉宽和上升时间都为ns级的重复脉冲。分别改变开关的工作气压、气体成分及直流偏置等工作条件,在不同的原始脉冲的间隔时间(200～1000μs)下,测量了两个连续脉冲的幅值和作用时间,进而研究了不同频率下开关工作条件对电压恢复特性的影响,并根据残余电荷的运动及分布,对其进行了讨论。结果表明:提高开关工作气压、掺入适量的SF6及施加合适的偏置直流电压都将改善开关的电压恢复特性。

电磁直线电机悬架馈能潜力与能量回收分析

为了预测悬架馈能潜力及实现振动能量回收,针对电磁直线电机悬架结构,建立了1/4馈能悬架数学模型,并利用台架试验加以验证。以馈能功率均方根值为衡量指标,分析了包括行驶工况及悬架参数在内的馈能潜力影响因素,获得了各因素对悬架馈能潜力的影响显著性。在此基础上,设计了能量回收电路及升降压控制规则,运用MATLAB/Simulink对悬架能量回收性能进行仿真,并与无升降压控制规则进行对比分析。结果表明:升降压控制规则使能量回收效率提高了24.1%,所设计的能量回收电路及升降压控制规则能够有效地提高悬架振动能量回收。