长持续过电压下多柱并联避雷器均流特性

为探明多柱阀片并联的避雷器在长持续过电压冲击下的电流分布特性,选取了2个生产厂家的避雷器阀片,以试验的方法研究了多柱阀片并联避雷器在60 ms长持续时间方波电流作用下的均流特性。研究结果表明:常规试验方法得到的电流偏差系数不能完全反映多柱并联避雷器在长持续时间冲击下的均流特性;长持续时间电流冲击下,电流偏差系数可能随温度的升高而增大,也可能随温度升高而降低;电流偏差系数不仅与阀片电阻温度系数的正负有关,还与柱间电阻温度系数的差异大小有关;在多柱并联阀片配平时,不仅要考虑U 1mA参考电压和标准雷电冲击下的残压,还应该考虑电流偏差系数的温度特性。研究结果可为多柱阀片并联避雷器的阀片选配提供参考。

1000kV特高压避雷器型式试验方法的探讨

因试验设备容量和电压的限制,1000kV特高压避雷器的部分型式试验,需要从可行性和等价性两方面重新考虑确认。本文以瓷套型避雷器为例,对电压电流作用、残压控制进行了分析论证,对部分型式试验方法进行了可行性和等价性探讨,并给出结论与建议。GIS型避雷器的相关试验与此相同或类似,可参考之。目前1000kV特高压避雷器的型式试验早已全面完成。本文的目的在于总结积累经验、统一提高认识,将来更好地为其它交流特高压工程服务。

电流波形对多柱并联避雷器电流分布的影响

高压直流输电系统操作过电压持续时间长,释放能量大,为提高避雷器的能量吸收能力,高压直流系统的避雷器多采用多柱阀片并联的结构.多柱并联避雷器柱间电流分配的均匀性对整只避雷器的总体能量吸收能力具有重要影响.为更好地探明冲击电流的波形对多柱并联阀片间电流分布的影响,选取2个厂家的避雷器阀片,试验研究了电流波形对4柱并联阀片的电流分布不均匀系数的影响,研究表明冲击电流的波形对电流不均匀系数具有一定的影响,但影响程度较小,由冲击电流的波形所引起的电流不均匀系数不会超过标准规定值.

基于吸收能量均衡的多柱并联避雷器组电阻片配组方法研究

特高压直流输电工程中,避雷器组在限制过电压过程中要吸收大量的能量,部分位置避雷器组的吸收能量设计容量达到30 MJ,需要大量电阻片组成上百柱并联进行分流,随之出现了部分电阻片老化较快率先损坏导致避雷器组故障的问题。为提升大规模多柱并联避雷器组运行可靠性,提出了基于避雷器组中各电阻片吸收能量均衡的配组算法。首先探讨了ZnO电阻片伏安特性分散性机理及统计规律,提出了配组算法流程,并根据实际避雷器组案例进行模拟计算。结果显示,经过迭代计算配组后的避雷器组在限制过电压过程中吸收能量分布更加均衡,电流分布不均匀系数达到3.5%,吸收能量分布方差小于0.03。

多柱并联避雷器组熔断式故障退出措施研究

在特高压换流站中,中性母线避雷器组以及转换开关避雷器组中并联柱数多,导致这两处位置的避雷器组故障频发,继而很大概率导致直流系统闭锁。目前的避雷器用脱离器以及压力释放装置等保护措施无法为解决避雷器故障会导致直流系统闭锁的问题,因此提出一种多柱并联避雷器组熔断式故障退出措施。在避雷器单元筒内部每一柱氧化锌电阻上串联一个特性匹配的熔断器,一旦某一柱的电阻片吸收能量过多出现击穿、电流集中灌入时,该柱熔断器在保护系统发出闭锁指令前快速熔断并隔离该故障柱,保证避雷器组剩余部分仍可正常运行。针对MRTB避雷器组展开研究,选取熔丝并设计实验验证熔丝安秒特性。实验结果表明熔丝正常通过避雷器能量耐受试验以及故障熔断试验,在试验电流2. 5 kA下熔断时间为41. 6μs,满足理论要求。

直流换流站中性母线避雷器组故障仿真研究

直流换流站中性母线避雷器在限制过电压过程中需要吸收大量能量,因此采用大规模多柱并联结构。为了研究中性母线多柱并联避雷器组的故障暂态特性,基于宁东-青岛±660 kV特高压直流输电工程,利用PSCAD程序建立系统仿真模型,计算避雷器组参数并建立多柱并联避雷器组模型,仿真得到不同运行方式下典型故障时中性母线避雷器过电压、电流及吸收能量的波形,分析波形特征。研究避雷器组自身发生击穿故障时的特性以及对系统的影响。仿真结果显示,在发生单极阀顶接地故障时中性母线EM避雷器吸收能量21 MJ,当某一柱伏安特性降低10%时,流过电流及吸收能量远超其他柱,当吸收能量超出其热容量时,电阻片损坏并发生闪络故障,电流集中流过闪络通道,母线电压快速跌落至零。

直流换流站金属转换开关用避雷器组研究

在换流站金属转换开关(MRTB)转换操作的过程中,并联的避雷器组在开关动作后需要快速吸收大量能量。但是多柱并联结构的避雷器普遍存在氧化锌电阻片能量吸收不均的问题,在长期运行多次动作后以及环境因素影响下,避雷器组局部伏安特性降低会使较小阻抗的单柱氧化锌承受更大能量,吸收能量超出其热容量时会发生热崩溃导致击穿故障。近几年多次发生由于避雷器组损坏而导致金属转换开关转换失败的事故。为了解决避雷器故障的问题,本文以±660 kV宁东换流站为例,通过理论计算以及仿真分析提出金属转换开关避雷器参数要求,并对避雷器组整体结构重新进行设计,最终提出该站金属转换开关避雷器组设计方案。所设计避雷器组采用熔断型保护措施,使用电阻片3040片,额定转换电流下吸收能量10.64 MJ。

氧化锌电阻片在脉冲电流下的残压分散性研究

大能量吸收场合用氧化锌避雷器采用多柱并联结构,由于氧化锌电阻片之间电学性能分散性的影响导致各并联柱之间存在分流不均匀现象,制约了避雷器整体的能量吸收能力。研究了商用氧化锌电阻片在不同脉冲电流波形(4/10μs、8/20μs、2 ms方波)和能量下残压的分散特性以及相应的失效方式,包括单次脉冲和重复脉冲两类实验。单一脉冲下,不同脉冲波形下的残压分散性随脉冲能量呈现两段特性,即小于阈值能量时残压分散性基本不变化,大于阈值后迅速增大。重复脉冲下,氧化锌电阻片晶界出现劣化,但残压分散性基本保持不变。在大电流区,氧化锌电阻片晶界被击穿,其电流-电压特性主要受晶粒电阻控制。因此,电阻片的残压分散性主要受氧化锌晶粒电阻分布以及脉冲下热特性影响。氧化锌电阻片在4/10μs、8/20μs脉冲波形下的主要失效形式为沿面闪络,在2 ms方波下主要发生穿孔和炸裂。