145 kV母线快速接地开关的结构设计与优化改进

145 kV GIS母线快速接地开关的结构是将快速接地开关静侧导体复合在母线导体上,快速接地开关动侧装配在母线壳体侧法兰上。在绝缘试验时发生几次放电,对该处结构进行分析,发现快速接地开关边相静侧屏蔽罩与壳体的距离较短,使得边相屏蔽罩上电场强度增大。同时,母线壳体焊缝恰好在快速接地开关断口处,焊缝的凸起和不均匀引起边相屏蔽罩电场分布不均匀,使该结构绝缘裕度持续下降。对该结构进行电场强度计算,计算结果表明,最大电场在快速接地开关边相静侧屏蔽罩处,印证了分析的正确性。根据分析结果,对快速接地开关静侧屏蔽罩进行结构改进,优化焊缝位置,优化改进后的结构电场强度小于许用值,并通过了绝缘试验验证,表明优化后结构的合理性。处理问题的方法及优化方向为类似结构的设计提供了方向和依据。

126kV二氧化碳GIS快速接地开关感应电流开断特性研究

“双碳”目标背景下,研制无氟开关设备意义重大。该文采用二氧化碳(CO_(2))作为快速接地开关灭弧介质,建立电弧数学模型,开展126kV电压等级快速接地开关电磁感应电流开断仿真研究,分别计算无气吹、气吹辅助熄弧结构的快速接地开关感应电流开断过程气室压强、电弧温度、弧后介质绝缘恢复强度,分析讨论气缸半径、分闸速度、充气压强对快速接地开关开断能力的影响,提出适用于CO_(2)介质的快速接地开关熄弧结构设计方案。研究结果表明:与无气吹熄弧结构和吸气式辅助熄弧结构相比,采用压气式辅助熄弧结构的CO_(2)快速接地开关开断能力最强;增大气缸半径、提高分闸速度、增加充气压强均可进一步提升CO_(2)的熄弧性能。当气缸半径为45mm、分闸速度为2.55m/s,充气压强为0.8MPa时,压气式辅助熄弧结构CO_(2)快速接地开关可在燃弧后的第一个电流零点将电磁感应电流成功开断,弧后绝缘强度恢复速度为26.33kV/ms,高于标准规定的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)23.34kV/ms的标准值。制作模型样机,验证了计算结果准确性,考核了样机的感应电流开合能力。研究结果成功指导并研制出一台126kV CO_(2)气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear,GIS)用快速接地开关,具备B类感应电流开合能力。

基于显式动力学的快速接地开关触头系统仿真分析与试验研究

快速接地开关是一种提供快速接地保护的电器设备,常用于中压开关柜等电力设备中,可以防止电器设备因内部电弧故障造成的设备损坏。针对其触头结构设计的发展现状与工程应用需求,开展快速接地开关的触头系统碰撞研究。首先,基于显式动力学分析快速接地开关锥面式触头系统在高速碰撞的瞬态过程,明确影响触头系统动作特性的主要参量;其次,利用Ansys Design Xplorer多目标优化模块对静触头的结构进行参数优化;最后,开展高速碰撞试验,验证触头系统是否满足设计需求。结果表明,在快速合闸过程中,锥面式触头系统具有较好的动态特性,并可以形成稳定的电接触面,满足快速接地开关设备的应用需求。

快速接地开关对交流特高压同塔双回输电线路潜供电弧的限制

以浙北—上海交流特高压同塔双回输电线路为例,计算了线路发生单相接地故障及双回同名故障后的潜供电流和恢复电压,分析了快速接地开关(high speed grounding switch,HSGS)对潜供电弧的限制效果,研究了HSGS的接地电阻对潜供电弧限制效果的影响。仿真结果表明:HSGS可以快速熄灭交流特高压同塔双回线路的潜供电弧,保证单相自动重合闸的成功率。

快速接地开关熄灭潜供电弧的研究

对快速接地开关 (HSGS)熄灭潜供电弧的机理进行了分析 .采用HSGS后 ,弧道中的潜供电流和灭弧后的恢复电压 ,都有不同程度的降低 ,缩短了潜供电弧的燃烧时间 ,进而确保单相自动重合闸的成功 .暂态网络分析仪 (TNA)实验和利用电磁暂态程序EMTP进行的仿真计算证明了上述论点 .

快速接地开关熄灭同杆双回输电线路潜供电弧的研究

由于同杆双回线间较强的耦合作用,造成潜供电弧不易自熄,影响了单相自动重合闸的成功率,必须采取措施熄灭潜供电弧。在分析了各种熄弧措施的特点后,提出采用快速接地开关(HSGS)熄灭同杆双回线的潜供电弧。利用相模变换的方法和EMTP计算了采用HSGS后线路的潜供电流和恢复电压,结果表明HSGS用于同杆双回输电线路可显著减小故障相上的恢复电压和潜供电流,使潜供电弧可靠熄灭。

快速接地开关在同杆双回输电线路中的应用

同杆双回线路的耦合使潜供电弧不易自熄 ,影响了单相自动重合闸的应用。解决办法是采用快速接地开关 (HSGS)熄灭潜供电弧。利用EMTP仿真计算某实际线路的结果表明 :采用HSGS后 ,大大减小了潜供电流和恢复电压 ,可有效熄灭潜供电弧 ,提高单相自动重合闸的成功率。

特高压快速接地开关的研制

特高压输电线路上,潜供电弧对线路产生的影响不容忽视,潜供电弧的顺利熄灭是实现单相自动重合闸的必要条件。稳态下潜供电流和恢复电压幅值是潜供电弧熄灭的两个决定性因素。快速接地开关作为重要的电器设备,越来越多的应用于电力系统中。快速接地开关除了在系统发生故障时接地外,还能快速关合潜供电流和降低恢复电压。本文根据750kV系统潜供电弧的特点和熄弧要求,研制了一种快速接地开关,着重对触头系统进行了研究,计算了触头压力、触头电动力及断口开距的大小,给出了快速接地开关整体设计思路和结构图。

带快速接地开关的线路单相自动重合闸判别原理

随着我国电网联系的增强,为降低设备成本,可以不使用电抗器限制工频过电压,在超、特高压输电线路中用快速接地开关(high speed grounding switches,HSGS)来快速熄灭电弧将是一种很好的办法。分析了单相接地瞬时性故障和永久性故障时流过HSGS的电流信号的不同特点。利用Prony法每隔1个工频周期快速拟合该电流信号,提取出工频量的幅值,分析所得到的一系列幅值信息发现,瞬时性故障时工频量的幅值必然从一个稳定值跳跃到另一新值并在新值保持稳定,而永久性故障则不然,据此可判别故障的性质。Prony法对于非平稳信号具有良好的拟合效果,能够实现频率的自适应分解,且克服了傅里叶算法不能处理非平稳信号的缺点,对于信号的变化反应敏感。Matlab/Simulink仿真结果表明了该方法的有效性和准确性。

50 kA/17.5 kV快速接地开关热稳定性分析

快速接地开关是一种关合短路电流的特殊接地开关。当短路电流流过快速接地开关动静触头时,会产生很强的热效应。针对检验快速接地开关在短路时能否可靠工作的目的,本文采用数值模拟的方法,运用Inventor和Ansys软件对50 k A/17.5 k V快速接地开关进行了热稳定性分析,得出在短路状态下,热效应产生的最高温度为173.68℃,未达到材料熔点,动静触头不会发生熔焊状态,能正常工作,本研究成果可提高快速接地开关设计的安全性。

应用于快速接地开关的电机操动机构设计

为了解决快速接地开关高速分合闸操作中触头震荡严重和电机转矩脉动大的问题,提出了一种适用于快速接地开关的新型电机操动机构及其控制策略.设计一种采用SVPWM矢量控制策略的电机操动机构控制系统,完成控制系统的设计,搭建仿真模型并分析.开展应用于快速接地开关的电机操动机构分合闸特性试验.结果证明,采用SVPWM矢量控制策略进行开关的分合闸操作可以有效改善开关停止过程的震荡问题和电机转矩脉动问题,验证了电机操动机构设计的合理性.

基于GIS快速接地开关的自适应重合闸研究

单相自适应重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势,技术的关键是自动化装置如何准确地区分瞬时性故障和永久性故障,提出了基于GIS快速接地开关(HSGS)的一种区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的新方法。其基本思想是根据在瞬时性故障情况下故障点潜供电弧熄灭后流过快速接地开关的电流峰值明显升高与永久性故障情况下流过快速接地开关的电流变化不明显来区分故障类型。通过公式推导和Simulink仿真测试验证了此方法的可行性,其原理简单,易于实现。

考虑线路压降的快速接地开关消弧性能及应用

快速接地开关兼具电压、电流双重消弧效果,但传统分析未考虑线路压降对故障点电流的影响,需进一步分析其消弧性能。考虑故障线路动态参数,建立应用快速接地开关的配电网单相接地故障模型,采用对称分量法推导出故障点电流计算公式。计算结果显示故障点电流受故障线路负载电流、序阻抗、相间电容、故障距离以及过渡电阻等多重因素影响。分析快速接地开关等效熄弧电路模型,表明快速接地开关可有效抑制间歇性弧光接地过电压,但在故障线路动态参数造成故障线路压降较大的稳定低阻燃弧过程中,快速接地开关可能增大故障点电流,不利于电弧熄灭。结合快速接地开关的优缺点分别对单独应用快速接地开关消弧及其与消弧线圈配合消弧提出建议。最后通过MATLAB仿真验证了文中的分析结果。

一种用超快速接地开关对开关柜内部电弧故障保护的方法

为了解决目前因内部电弧故障影响整套开关柜退出运行的状况,提高供电可靠性,文中设计了一种开关柜内部电弧故障的保护方法。它是利用超快速接地开关快速接地来转移开关柜内部故障电弧电流,同时利用超快速接地开关在300 ms内完成合闸和分闸操作,熄灭电弧并减轻因电弧对柜内绝缘和元件的损坏,这样可以让开关柜母线上的断路器完成重合闸操作,恢复供电。这种设计可以在不改变现有断路器标准操作循环的基础上,极大地提高供电可靠性。

220kV GIS快速接地开关单相拒合闸故障的分析与处理

介绍田湾核电站220kV GIS快速接地开关单相拒合闸,且拒合闸相在三相中随机出现的故障情况。通过分析操作机构和电气控制回路,查明了故障原因,并根据现场条件采取了有效的处理措施,为同类设备的缺陷处理提供参考。

基于电磁斥力机构的快速接地开关的仿真与设计

快速接地开关通过装置的快速动作形成的金属性短路熄灭故障电弧,从而保障设备以及人身安全。通过理论分析以及有限元仿真软件(ansoft)研究了快速接地开关最重要的两部分:电磁斥力机构以及永磁保持机构。通过改变电磁斥力机构的结构和电气参数获得了这些参数之间的关系并且设计了新型快速接地开关。仿真结果表明,样机的反应以及合闸时间都与设计相符,达到了快速接地开关的设计要求。

基于机构合闸缓冲对快速接地开关过冲的研究

由于机构缓冲器设计不合适,会使高压开关内部运动部件过冲非常大,其中对快速接地开关运动部件过冲影响尤为明显。文中所研究的机构缓冲器是基于被动缓冲力学模型进行设计的,通过改变缓冲器尺寸,来分析缓冲器对快速接地开关运动部件过冲的影响。以合闸缓冲器尺寸为主要研究对象,同时考虑合闸速度、快速接地开关内部结构,研究不同情况下运动部件实际过冲现象。通过正交试验确定试验方案,以及FES运动部件实际运动曲线,得到各试验组下运动部件过冲值及缓冲投入位置。然后通过试验数据建立经检测的最优训练GA-BP神经网络,通过建立GA-BP神经网络模型进行预测,得到不同合闸速度和缓冲尺寸变化下运动部件过冲值和缓冲投入位置曲线。当合闸缓冲尺寸选择20 mm以上时,FES运动部件过冲很小,最终为高压开关产品可靠运行提供安全保障。

浅析快速接地开关HSGS的功能作用

通过对快速接地开关与一般接地开关的分析比较,简要阐述了快速接地开关的功能特点及其在电力系统中的作用,并对其在上海石化六期工程项目新建110 kV变电所中的功能应用进行了分析。

快速接地开关操动机构驱动弹簧优化设计

快速接地开关作为高压开关电器设备的重要模块,通常采用弹簧操动机构作为其驱动装置,降低机构驱动弹簧操作功,能够有效地减小传动系统所受的冲击载荷,对提高快速接地开关稳定性和可靠性具有重要意义。笔者通过建立快速接地开关三维模型,开展动力学仿真计算,对仿真数据进行分析,发现了驱动弹簧关键参数与快速接地开关合闸速度之间的对应关系,提出了一种驱动弹簧的优化设计方法,并通过样机试验验证了该方法的可行性。试验结果表明,该方法设计的驱动弹簧,既能满足合闸速度要求,又可实现驱动弹簧操作功最小化。

220 kV GIS母线快速接地开关异响诊断

针对某变电站220 kV GIS(气体绝缘全封闭组合电器)母线快速接地开关异响问题,采用特高频局部放电检测、超声波检测、便携式SF6色谱全组分分析、GIS超声重症监护、声学成像等5种检测与定位方法进行现场诊断。测试结果表明,异响信号非内部放电引起,且异响信号源成功定位为快速接地开关手动操作闭锁滑块与挂锁装置接触位置,并通过打开快速接地开关机构保护壳验证了定位准确性。同时研究了超声信号、运行负荷随时间的变化规律,结果表明快速接地开关A的超声信号与运行电流存在一定的正相关性。