混合式直流断路器模型及其操作暂态特性研究

该文围绕±10 kV柔性直流系统中的自然换流型混合式直流断路器操作暂态特性进行分析并建模仿真。首先简要分析直流断路器拓扑结构,提出一种基于绝缘栅双极型晶体管的自然换流混合式断路器。随后设计了断路器的动态模型,并整定了动作时序。接着讨论了断路器参数变化和故障特性对断路器分断性能的影响,利用PSCAD/EMTDC仿真软件分析了极间短路故障时直流断路器的暂态特性。仿真结果表明,电流转移过程能否正常进行对断路器开断有很大的影响,转移回路的杂散电感与电流转移时间接近线性关系,金属氧化物压敏电阻吸收电流持续时间对断路器成功开断故障有很大影响。此外,该文还设计了电流转移实验验证研究结果的正确性。研究结果可用于指导直流配电系统和断路器设计和电磁暂态分析。

开关操作对中压电子式电压互感器暂态性能影响研究

开关柜内隔离开关等开关操作引起的电磁暂态干扰,会通过电子式互感器传导至二次控制、计量设备,对电子式互感器一次绝缘和二次电子线路的抗干扰能力有极大的考验,可能会造成电子式互感器测量失效。文中通过电路分析与电磁暂态仿真,建立10 kV开关柜中电子式电压互感器电路模型,分析其在隔离开关开断空载母线下的暂态响应,发现电子式电压互感器暂态响应输出暂态幅值高达稳态输出值的几十倍,其中伴随着上兆赫兹的高频干扰,高频干扰频带主要分布在200 kHz、1.25 MHz和1.7 MHz附近。通过对比电磁式互感器,发现两者暂态特性大不相同,提出基于电磁式互感器所制定的电子式互感器暂态性能实验方案有待完善。仿真结果为电子式电压互感器实际工况运行提供了理论分析基础,有助于提升电子式电压互感器电磁防护性能和完善其暂态实验检测标准,提高其长期运行稳定性。

由暂态操作引起的电子式互感器采集单元信号线骚扰电流分析及测量

电子式互感器采集单元受隔离开关分合空载母线过程中产生的特快速瞬态过电压VFTO(very fast transient overvoltage)影响较为严重。为提升电子式互感器的抗电磁干扰能力,基于110 kV AIS隔离开关分合容性小电流试验平台,对电子式电压互感器采集单元信号线骚扰电流进行分析,并通过实测验证了分析的正确性。采集单元信号线L线骚扰电流主要由电容分压器低压臂电容输出瞬态过电压引起,采集单元信号线N线骚扰电流主要由电容分压器接地点瞬态地电位升引起,二者频率及幅值具有较大差异。为了研究共模骚扰电流的主要影响因素,基于分析、实测建立仿真模型,并通过不同工况下仿真及实测结果对比,验证仿真模型的正确性,仿真结果表明共模骚扰电流和地线电感、对地分布电容呈正相关。

强化集肤效应抑制快速暂态过电压

GIS隔离开关投切空载母线时能够产生特快速暂态过电压VFTO;真空开关投切电感性负载时能够产生重燃过电压。这些快速暂态过电压具有很高的变化陡度,能够在电力设备绝缘上不均匀分布,产生严重危害。提出了强化集肤效应抑制快速暂态过电压的方法,它是在导电杆上套上高频磁环串,再在磁环串外套上电阻筒,由此构成同轴结构。此结构能够产生强化的集肤效应,工频电流频率较低,主要通过导电杆,受磁环和电阻的影响很小;快速暂态过电压频率很高,受高频磁环的影响显著,被迫通过外层电阻,从而产生幅值和陡度的衰减。通过模拟试验表明,这一方法对快速暂态的抑制效果显著。

±500kV换流站交流侧刀闸操作对直流侧二次系统电磁干扰分析

注意到换流站交流侧隔离开关和断路器操作会产生电磁骚扰,且最近该类骚扰源造成了多起直流闭锁事故。现场测量了开关操作产生的电磁骚扰,总结了骚扰源的基本特性,比较了不同类型开关操作产生的暂态过程的差异。采用实验的方法分析了不同的系统工作状态下的传播机理。分析了该类骚扰在二次系统中的分布以及时域和频域特性。基于离线实验分析了直流分流器的高频特性。

变耦电抗式可控串补的操作特性分析和试验

为了解变耦电抗式可控串补的各种操作特性,对串补装置典型操作时的电流、电压进行了试验和分析。提出用于串补装置暂态分析的通用等值电路,利用特性参数建立电路方程解的通用结构。利用特性参数法分析线路开关投入装置时的过流、过压,以及装置在逐级和大跨级调节换级过程中的电流、电压特性。采用电磁仿真软件EMTDC对旁路开关投、退串补装置的操作过程进行了仿真;还进行了动态模拟试验以及装置在典型换级过程中的电流、电压的特性测试。结果表明和理论分析是一致的。

高压换流站的主要电磁骚扰源特性

为研究换流站抗干扰设计基础的电磁骚扰源特性,采用基于EMTP的宽频时域电路方法和矩量法的频域电磁场计算方法分析了换流阀导通和关断时产生的骚扰水平,试验研究了断路器操作引起的电磁骚扰特性。研究结果表明,传导骚扰可覆盖达数MHz的频率范围,辐射骚扰在数MHz附近问题最严重,该类电磁噪声是直流高压换流站中最重要的骚扰源;直流系统操作会在二次电缆中产生几百V的振荡衰减波,直流管母线起晕电压高,直流场电晕引起的无线电骚扰水平较低。