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。

电磁轨道炮轨道电阻率和轨道高度对电流上升沿阶段电枢边沿熔蚀的影响

在固体电枢电磁轨道炮系统中,保持电枢轨道界面良好的电接触至关重要。在电流处于上升沿的发射起始阶段,往往可以观察到电枢材料熔化沉积集中在轨道的外侧,这表明该阶段电流在电枢边沿集中的特性。为此,利用ANSYS软件,在改变轨道电阻率和高度的条件下,对电枢电流密度的分布进行了数值仿真,仿真结果表明:1)电流集中在电枢尾翼边沿;2)通过提高轨道电阻率或者(同时)减小轨道高度可以减小电枢尾翼边沿的电流密度。在20 mm方口径轨道炮上进行了实验,研究了不同电阻率的轨道材料(如98%铜-1%锆-1%铬合金,黄铜和非磁性不锈钢)和不同轨道高度(50、30 mm)对电枢熔化的影响。实验结果表明,在电流上升沿,更高的轨道电阻率和更低的轨道高度时有相对较小的电枢边沿熔蚀。基于数值分析和实验结果,提出了电磁轨道炮起始阶段(电流上升沿阶段)减小电枢边沿熔蚀的轨道结构改进方案。

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。

消除谐波对电流上升率保护影响的算法

详细分析了地铁馈线短路电流中存在的谐波成分对电流上升率保护的影响 ,在此基础上 ,利用地铁馈线短路时暂态电流中的直流部分可近似表示为指数形式的特点和交流分量做一周积分时为零的原理 ,提出了一种采样数据处理算法来消除谐波影响。通过利用Labwindows/CVI仿真 ,证明该算法能使短路波形得到平滑 。

用定量分析方法校验电流上升率和电流增量

在城市轨道交通系统的直流牵引供电系统中,其短路电流具有上升速度快、短路电流大的特点,因此,电流上升率di/dt和电流增量△I保护被越来越多地应用到直流牵引系统中。在对这两种保护的校验中,无论在安装调试阶段还是年度校验时,据笔者所知,更多是使用定性法。即手动将直流低电压(通常是几伏至十几伏)输出至保护装置的输入端,以保护动作与否来判断保护装置动作是否正确。显然,这种方法并不知道保护动作时激励信号有多大,也无法验证保护的动作时间,因此不能准确得知保护装置是否按整定值正确动作。为了得到准确的试验数据,笔者经过摸索,找到了使用泰克示波器和信号发生器,以定量的方式来校验的方法。本文以广州地铁一号线使用的3UB61保护装置为例,用实例的方式详细叙述了对这两种保护进行定量试验的原理和方法。其它的如西门子的DPU96、赛雪龙的SEPCOS型微机综合控制保护装置,其校验原理和方法均相类似。

短路电流上升率对熔断器弧前特性影响的仿真与实验研究

限流熔断器通常在短路电流上升过程中熔断,为了寻求短路电流上升率对熔体的弧前特性的影响,本文利用ANSYS有限元分析软件,以狭颈截面积为0.16mm2的熔体为例,对其进行了建模。仿真结果表明,在相同截面断口、短路电流上升率为2～20A/μs的条件下,弧前I2t随着电流上升率的增大而减小:电流上升率在10A/μs以上,弧前I2t基本一致,变化率小于5%,在10A/μs以下,上升率为2A/μs其弧前I2t比10A/μs时增大了约21%。在相同电流上升率、狭颈形状的情况下,弧前I2t与狭颈截面积的平方成正比。并通过实验验证了仿真分析的正确性。

电流上升率和电流增量保护的定量测量

介绍广州地铁2号线直流牵引系统DPU96保护控制单元的基本保护功能,阐述电流上升率保护和电流增量保护的基本原理;针对目前DPU96校验采用定性测量方法的不足,提出一种模拟现场条件定量测量的方法,对提高校验精确度具有一定价值。

20对?还是100对?——关于电流上升率测试的一段纠纷

大约28年前,在"1700轧机"攻关中,有6个晶闸管制造单位承担了制造500A/2000V～2500V风冷晶闸管的课题。根据整机应用的需要,di/dt(电流上升率)达到50A/μs是一项必考指标。此前,虽然在颁布的产品标准中规定了di/dt耐量的测试线路和测试方法,但对此大功率晶闸管适用的测试设备尚未制造出来,该测试设备的研制及其对di/dt的测试实践在国内都是首次尝试。

基于电流变化特征量的保护方法探析

根据牵引网短路时和正常运行时电流的特点,结合电流上升率(di/dt)保护和电流增量(ΔI)保护的思想,提出了一种新的保护方案,并给出了整个保护方案的保护配置以及整定原则。

基于电参数的IGBT开关瞬态过程耦合关系分析

IGBT开关瞬态电流变化过程包括开通电流上升过程和关断电流下降过程,由于功率器件的非线性特征及其与电路参数的紧密耦合,造成瞬态过程电磁现象复杂。重点研究了瞬态过程电压电流参数的耦合规律,分析了耦合关系对IGBT工作特性的影响。首先,分析了IGBT内寄生PIN结构、集射极电压对栅极控制模型的影响。其次,基于栅极控制模型的分析,提出集电极电流的拟合次数应考虑电流变化过程持续时间及计算场景,二次及以下多项式拟合可近似描述集电极电流波形并开展功率损耗分析,但不适于电流变化率和感应电压分析。再次,比较了开通和关断过程计算所得回路寄生电感值的差异,提出了不同过程计算回路寄生电感的适用范围及FWD封装寄生电感的计算方法。最后,分析了瞬态过程栅极电压和集射极电压的耦合关系,提出了通过栅极电压估计集射极电压的状态监测方法并进行了实验验证。

超高速大电流半导体开关实验研究

利用自行研制的固态半导体开关RSD,采用电容储能方式,研究了RSD的电压响应时间、大电流特性、电流上升率等。在测试RSD的电压响应时间时,得到了25 ns的电压下降曲线。在主电容电压为8kV时,得到峰值为10.1 kA、脉宽为34μs、电流上升率为2.03 kA/μs的大电流脉冲。通过调整主电路,在主电容为3 kV时,得到的电流脉冲峰值为8.5 kA、脉宽为2.5μs、电流上升率为7.2 kA/μs。结果表明,RSD是一种开通快、通流能力强、电流上升率高的大功率半导体开关器件。

恒电流库仑法测定扑热息痛

以恒电流库仑法测定了扑热息痛的含量,采用0.5 mol·L^(-1)溴化钾、1 mol·L^(-1)硝酸钾与1 mol·L^(-1)乙酸溶液(1+1+1)混合溶液作为电解液,铂片电极为工作电极,电解产生溴(Br_2)与扑热息痛发生取代反应,并用电流上升法指示反应终点,由电解定律计算扑热息痛含量,其测定结果与药典规定方法相吻合。11次测定结果的相对标准偏差为0.4%。

脉冲大电流系统空芯变压器设计

设计了一种变流用的带绕式空芯变压器,分析了变压器的工作原理并详细介绍了其制作过程。该变压器主要由引线、绝缘膜、铜带和内绝缘筒组成。在电容器充电电压为2500V的条件下,实验得到该变压器原副边电流峰值分别为5.52kA和1.48kA,电流上升率分别为37A/μs和138A/μs。理论分析和实验结果表明:该变压器可以有效降低脉冲功率电路对开关电流上升率的要求,从而将重复频率和稳定性能更好的晶闸管应用于脉冲大电流系统,可以大大提高系统的放电频率和寿命。

直流牵引系统电流保护研究

为深入分析研究地铁直流供电系统的ROR保护动作原理,通过理论与实际相结合的方法分析了深圳地铁龙岗线直流牵引系统ROR延时保护故障,ADTRANS公司的DCP106保护装置电流上升率延时保护原理及动作过程,并与SIEMENS公司的DPU96保护装置作出比较。

电阻焊的电流波形特性与参数选择

分析了几种典型电阻焊机的焊接电流波形特性,提出了电流上升率的应用概念及其与焊核形成过程的关系,强调电容储能焊接波形的优点。对电阻焊材料的有关物理性能作了必要的分析,提出将电阻焊材料按电阻率的大小划分为低阻类、中阻类和高阻类,更利于有针对性地选择焊接电流波形和规范参数,期望找出电阻焊的电流波形和规范参数的选择规律,从而将电阻焊机功能特点与工艺质量有机地联系起来犤1～3犦。

基于CPLD的短路电流检测与保护系统硬件电路设计

传统依靠电流幅值判断短路故障的方法,在大电流情况下局限性明显,判断时间延长导致整个系统在大的故障电流情况承受较长的时间,增大了系统运行的风险系数。文中提出了一种电流上升率结合电流幅值的方法作为短路判断依据,在分析电流检测和保护工作原理的基础上,设计了基于CPLD的短路电流早期检测和保护系统硬件电路,通过搭建混合式微网智能断路器实验平台,验证了该硬件电路的可靠性。

快速晶闸管在纳秒脉冲高压发生器中的应用分析

紧凑型纳秒快脉冲高压发生器在电工新技术领域有重要实践意义。该文对快速晶闸管在磁芯变压器式纳秒快脉冲发生器中的应用进行分析研究。通过对等值电路的分析,给出脉冲变压器原、副方电压、电流的表达式,并进行相关极值分析,理论推导快速晶闸管在工作过程中的通态电流上升率(di/dt)平均值和最大值的数学表达式,通过实验研究分析实际回路中磁芯饱和的影响、变压器漏感和晶闸管di/dt最大值的测算方法,讨论最佳匝数比对晶闸管的影响以及限制di/dt的技术措施。研究结论能够对快速晶闸管在磁芯谐振式纳秒快脉冲高压发生器中的应用选型和优化设计提供一定的技术参考。

直流牵引系统馈线微机保护装置

直流牵引系统馈线远端非金属性小短路电流故障是直流牵引系统馈线保护的难点。文中阐述了电流变化量保护原理,分析了牵引馈线远端经电阻短路和电弧短路故障电流的变化特征;提出采用电流变化率为启动元件电流增量检测的主保护判据,并针对电弧故障电流变化特征提出电流增量辅助保护判据,两者相结合实现直流牵引系统馈线保护方案;详细分析了不同情况下保护判据的动作特性及整定原则;以该保护方案为基础研制开发了馈线微机保护装置,并通过了保护测试与现场试验。

基于桥臂电压控制的MMC直流短路主动限流方法

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统直流短路后电流上升迅速且伴随大量的能量释放,为限制其故障电流,提出一种基于桥臂电压控制的MMC主动限流方法。根据故障电流影响因素分析,针对不同交流出口特性需求,设计了故障期间桥臂电压控制方法,通过减小桥臂电压直流分量降低直流出口电压,从而抑制故障电流上升率;考虑主动限流策略对交流电压及桥臂电流的影响,以MMC不闭锁为约束条件,设计了控制参数的选取原则,最后在四端直流电网中对该主动限流方法的限流效果及其对故障切除后功率恢复的影响进行了仿真分析。结果表明,所提主动限流方法能够有效限制短路电流,降低直流断路器的电流开断难度,且对故障切除后的功率恢复影响较小。