关于取消新疆电网750 kV断路器合闸电阻可行性的仿真研究

目前,超、特高压输电线路常用合闸电阻吸收能量,并将其作为限制合闸过电压的主要手段,但是带有合闸电阻的断路器不仅造价昂贵,而且还存在运行可靠性差、故障率高等缺点,如果能利用低残压、保护性能优异的金属氧化物避雷器替代合闸电阻来限制操作过电压,不仅可以降低成本,还能简化断路器操纵机构以提高电力系统运行的可靠性。文中以新疆电网最长距离的750 kV线路为研究对象,通过沿线安装多组避雷器的方式,将沿线最大2%合闸过电压限制到规程规定的1.8 p.u.以内,为新疆电网所有750 kV长距离线路取消断路器合闸电阻的可行性提供了理论依据。

绕击雷侵入波下1100kV电气设备的绝缘配合研究(英文)

用电气几何模型(A-W theory)和EMTP程序定量研究了中国特高压变电站设备的绝缘配合问题。与出厂雷电冲击试验电压波形不同,由绕击雷电侵入波在主变压器上产生的电压波形在波头有高频振荡且波尾时间长。考虑多重雷的绕击雷电侵入波,在线路入口安装瓷柱式避雷器和罐式避雷器可以更好地保护断路器和高抗。

含直流断路器的柔直配电网过电压与绝缘配合

随着分布式能源的不断应用与普及,直流配电必将成为未来配用电系统的主流形式。作为一种新型的配电系统,柔直配电的过电压与绝缘配合亟须进一步研究和完善,中压直流断路器的加入也导致了系统的操作过电压暂态特性发生了根本变化,须对含直流断路器的柔直配电网操作过电压分布特性及绝缘配合展开分析。首先,构建了±10 kV环网型柔直配电网的电磁暂态仿真模型,设计了基于含直流断路器的保护动作方案;其次,基于保护动作方案,对±10 kV环网型柔性直流配电系统进行操作过电压的仿真分析,得到其幅值的水平空间分布特性和关键位置最大过电压的决定性工况,并提出±10 kV环网型柔性直流配电系统的绝缘配合方案;最后,对直流断路器动作影响下直流电缆护套的暂态感应过电压展开仿真分析。研究表明,直流断路器的加入提高了直流配电网的可靠性和灵活性,避雷器和电缆金属护层保护器的布置方案也得到进一步的优化,对环网型柔直配电网的绝缘配合方案设计有较大意义。

地铁主所35 kV避雷器故障分析

主要结合地铁主所母线35 kV避雷器发生的故障情况,对故障经过、原因等进行分析和总结,并建议在设备制造和现场施工安装中,严格按照相关规章规范进行生产、安装,以降低设备故障。

海上风电场中压电缆集电系统暂态过电压仿真

为研究海上风电场真空断路器重燃造成机端变压器绝缘损坏的机理,特对真空断路器进行高频建模分析.首先利用自定义真空断路器模型建立了海上风电场中压电缆集电系统PSCAD/EMTDC仿真简化模型,研究了断路器重燃特性和分闸初相角以及电缆长度对机端变压器高压侧暂态过电压和重燃次数的影响.仿真结果表明:断路器3个特征参数中介质恢复强度对暂态过电压和重燃次数影响最大,分闸初相角为45°开断感性负载断路器发生重燃现象时产生的过电压最大,过电压幅值可达3.26 p.u.,陡度可达12.46 p.u..最后文中提出在机端变压器高压侧同时串联扼流线圈,并联小电容,增加氧化锌避雷器过电压保护装置.仿真结果表明加装过电压保护装置后暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数得到了明显的抑制.

地铁主所35 kV真空断路器开断电抗器故障分析

结合某项目地铁主所35 kV真空断路器在开断电抗器时发生的真空泡炸裂事故,对故障原因进行分析、总结,并采取相关的预防措施。建议在电抗器侧配置避雷器和阻容吸收装置并分组设置电抗器,以降低过电压水平。

多端口机械式直流断路器的动作策略与参数优化

常规两端口直流断路器(DCCB)成本高、体积大,不适于在城市直流配电网中应用,而多端口DCCB被认为是一种有效的解决方案。然而,多端口DCCB需要应对更加复杂的电流开断工况,如单条或多条故障线路的同时隔离、负荷线路的灵活切除。考虑到混合式DCCB的通态损耗及常规机械式DCCB的固有缺点,以双电容构建主开断支路,提出一种多端口机械式DCCB拓扑,研究了其应对各种电流开断工况的换流原理和各组件动作策略,并给出了主开断支路的参数优化方法。基于PSCAD/EMTDC仿真平台的算例分析表明,文中的多端口机械式DCCB可以有效降低预充电容及其充电系统的耐压水平要求,亦可仅利用1条主开断支路实现任意进出线的电流开断。

智能变电站一次主设备在线监测系统工程实现

提出了超高压智能变电站中的主变压器、开关、避雷器等主设备智能化及其智能组件的配置策略、综合故障诊断的实现方式;通过信息共享和数据综合分析,实现了对变压器、断路器、避雷器等被监测设备的分析、评估和预报,判断故障性质、类型、程度和原因,以及故障发生和发展的趋势,提出排除故障的建议措施,为运行、检修人员提供及时的参考信息。研究成果已在500kV智能变电站改造工程中成功应用。

特高压输电系统操作过电压柔性限制方法

根据特高压输电系统对深度降低操作过电压水平的迫切需求及操作过电压常规限制方法在经济性和运行可靠性方面存在的不足,提出了操作过电压柔性限制方法的概念,阐述了可控金属氧化物避雷器(简可控避雷器)的原理。以我国目前正在建设的晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程为例,仿真计算了采用可控避雷器降低操作过电压的效果,结果表明,断路器无合闸电阻时,仅用可控避雷器可将系统相对地最大操作过电压倍数限制至1.6p.u.。对特高压输电系统操作过电压柔性限制方法的研究具有理论和工程应用价值,需要开展深入细致的研究。

三断口真空断路器的动态均压措施

为解决三断口真空断路器串联运行的动态均压问题,从其暂态等值模型出发,通过PSCAD/EMTDC仿真分析了杂散电容、非同期开断和重击穿对三断口真空断路器暂态恢复电压分配的影响。比较了均压电容和金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)的均压效果。仿真结果表明,2种措施均具有较好的均压效果,但MOA在均压的同时还具有限压效果。因此建议采用均压电容与MOA共同作为三断口真空断路器的动态均压措施。

126kV 3断口真空断路器的重燃特性

为分析126kV 3断口真空断路器(VCB)的重燃特性,建立了包含重燃判据的126kV 3断口真空断路器的暂态等值模型。仿真得到了承担瞬态恢复电压(TRV)较高的1个断口发生重燃时的电流波形,为实现重燃电流尽早过零熄灭,在均压电容支路串联一阻尼电阻,结果表明:阻尼电阻取为振荡与非振荡衰减临界值时效果最佳;仿真分析了有无均压电容时,非重燃和重燃断口分别出现的过高TRV和工频恢复电压(PFRV),为保证断路器可靠开断及保护重燃断口外绝缘,在各断口并联金属氧化物避雷器(MOA)来限制过电压,结果表明:在1000pF均压电容上并联参考电压约为50kV的MOA时限压效果较好,且能满足热稳定要求。研究成果可为126kV 3断口真空断路器合理选取动态均压措施提供一定的依据。

基于电容换相的多端直流断路器拓扑及仿真分析

随着直流输电网规模的扩大,同一输电母线上连接的输电线路增加,若每条线路分别配置直流断路器,造价过高,因此多端直流断路器的研制十分必要。文中通过对现有DCCB拓扑进行分析,总结出理想的DCCB应该具备的特性,并提出了基于电容换相的多端直流断路器拓扑(multi-terminal DC circuit breaker topology based on capacitor commutation,CC-MDCCB)。该断路器拓扑通过对电容换相单元的控制,确保了机械开关分闸过程无需耐受高电压;通过电源侧为换相电容充电,解决了需要为换相电容配备充电回路的问题;通过避雷器MOV2实现故障电流的引流,解决了避雷器总吸能过高的问题;且该断路器结构能实现多线路故障电流的分断和重合闸功能。文中详细分析了该断路器工作原理和拓扑特征,并基于仿真软件验证了拓扑结构在降低断路器的分断压力和限制避雷器吸能的有效性。

车载真空断路器操作过电压及其保护研究

动车组再生制动或经过分相绝缘段时,车载真空断路器需断开,会产生较高的操作过电压。针对动车受能供电系统建立了简化电路模型,仿真分析了影响过电压的因素,并对两种过电压保护装置进行了分析比较,确定其配置原则及参数。结果显示,变压器对地电容越大,过电压峰值越低;氧化锌避雷器能有效限制过电压幅值,但对降低过电压陡度和频率效果不明显;RC保护装置对降低过电压幅值、陡度和频率均有较明显的效果。

500kV柔性直流电网直流断路器操作过电压研究

我国正在建设的张北±500k V柔性直流电网工程将采用混合式直流断路器与架空线相配合的技术方案,然而混合式直流断路器的运行特性尚不清楚。本文以张北柔性直流电网工程为背景,搭建了含混合式直流断路器在内的柔性直流电网模型,整定了故障保护策略,研究了换流站在典型故障下,柔性直流电网操作过电压的规律及机理。研究结果表明:故障保护对柔性直流电网操作过电压的影响与故障位置高度相关;线路发生故障时,故障保护将显著增大换流站大部分关键节点的过电压;直流断路器与电抗器之间发生接地故障,北京站换流站出线电压最大值由11.6 kV增至949.7 kV (标幺值为1.9);阀厅内发生故障时,故障保护将显著降低换流站大部分关键节点过电压最大值;换流变阀侧三相接地,北京站换流器端间过电压最大值降低了56.3%。基于过电压计算的结果,得出了避雷器配置方案和设备保护水平,为高压直流断路器的应用和柔性直流换流站设计提供参考依据。

高压直流断路器中能量吸收支路设计方法综述

高压直流断路器(high voltage direct current circuit breaker,HVDC CB)是构建直流电网的核心元件。能量吸收支路(energy absorption path,EAP)因具有吸收剩余能量,抑制过电压等作用,成为HVDCCB中必不可少的部分。以EAP所处HVDCCB类型的不同为依据,对国内外已有研究进行归纳整理,进而探究EAP能量吸收的特性;并对3种不同类型HVDCCB中EAP的能量吸收过程进行仿真分析和横向对比。同时,针对EAP设计中吸能元件具备的辅助功能,即限压、限流功能和时序控制功能,分别进行阐述,并验证其有效性。最后,以直流电网为应用场景,介绍了2类不同形态HVDC CB中的EAP设计。在总结现有EAP的设计方法的基础上,指出设计发展的瓶颈,并对未来研究趋势进行展望。

真空断路器投入并联电容器的过电压分析及防护

真空断路器在合闸投入并联电容器的过程中,可能会产生严重的过电压,导致相关设备损坏,国内已有多个变电站出现此类故障。为此以某110 kV事故变电站10 kV系统为对象,研究了过电压产生的原因,发现如果真空断路器在电流即将过零点时开始合闸,由于出现合闸弹跳,断口间会出现燃弧-熄弧-燃弧的现象,导致电容器上串联的电抗器与杂散电容产生谐振引发过电压,该过电压的出现随合闸时刻的不同呈现随机性。为深入研究该过电压特性,基于电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了真空断路器投切并联电容器过电压计算模型,分析了不同合闸时刻电压、电流波形,提出了过电压防护措施并进行了计算验证。计算结果表明,合闸时过电压幅值标幺值最高可达8,在串联电抗器侧加装避雷器可将过电压标幺值抑制在3以下(基准值为8.98 kV)。该结果证明了理论分析的正确性和防护措施的有效性,为保障真空断路器安全投入并联电容器提供了理论依据。

750kV宝鸡至乾县送变电工程内过电压研究

介绍了宝鸡—乾县750kV同杆双回交流输电线路、同塔双回线路内过电压的计算结果。选择了高抗中性点小电抗和线路接地刀闸的参数。提出了线路侧避雷器的额定电压选为600kV,以降低线路侧操作和雷电过电压的保护水平,减少避雷器备品和备件的建议。探讨了取消750kV同杆双回交流输电线路断路器合闸电阻的可行性。

采用断路器合闸电阻限制750kV系统操作过电压的研究

以陕西某发电厂为例,通过建立操作过电压仿真计算模型,分析统计120次正态分布合闸操作时的过电压水平,采用拟合优度χ2检验法对过电压分布进行检验,确定限制过电压的断路器合闸电阻阻值。

过电压条件下避雷器与断路器动作关联性研究

为了分析避雷器与断路器动作的关联性,解决在过电压条件下避雷器动作时电流互感器二次侧中电流响应特性对继电保护的影响问题,建立了过电压条件系下的避雷器和电流互感器系统模型。该模型的参数依据南京地区某10k V变电所的运行记录和设备条件确定,其中电流互感器的励磁参数由试验取得。以冲击电流源对避雷器动作时的特性进行等效,对电流互感器二次侧的电流进行了求解。运行经验和模型仿真表明,在冲击电流的作用下,互感器二次侧的电流特性受多种因素影响,其中波阻抗对影响较大,二次侧电流的时间常数和波形将决定断路器是否动作跳闸。

针对直流电网故障的限流与限能技术研究

随着柔性直流输电迅速发展,大电网互联程度增加,电压等级不断的提高,在输电系统发生故障时故障电流不断提高,导致断路器的开断压力增大,而且过大的故障电流增大了线路储能元件的初始储能,使得直流断路器在开断故障电流后避雷器吸能持续上升,增大了避雷器的制造难度。针对上述问题,该文首先对避雷器吸能进行理论分析,得出主回路的平波电感大小以及线路电流大小是影响避雷器吸能的主要因素,提出降低等效电感优化吸能拓扑、平波电抗器串电阻优化吸能拓扑和限流型优化吸能拓扑,并基于PSCAD仿真软件验证拓扑结构在限制短路电流和限制避雷器吸能的有效性。