断路器碳陶瓷合闸电阻能量耐受及失效特性

合闸电阻在大能量注入下的热电耐受及性能稳定是超/特高压交流系统断路器安全稳定运行的关键因素。为此通过开展合闸电阻模拟能量注入实验,并建立碳陶瓷复合材料微观结构热电耦合仿真模型,研究碳陶瓷电阻在不同强度能量注入下的材料温升、动态导电、性能劣化及结构破坏行为,分析碳陶瓷合闸电阻的能量耐受及失效机理。研究发现,碳陶瓷电阻具有随温度变化的动态导电特性,导通电阻及恢复电阻随能量注入强度的增加而减小;在大能量注入下,碳陶瓷电阻劣化及损伤模式包含恢复电阻下降、侧面绝缘击穿及电阻体碎裂。根据大能量注入下电阻内部多物理场分布仿真结果,结合碳陶瓷复合材料微观结构观察及电接触导电机制分析,揭示来源于碳陶瓷电阻内部电流密度、温度及热应力不均匀分布的性能劣化及结构破坏电热正反馈物理机制。

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。

1100 kV GIS断路器合闸电阻故障检测及分析

断路器的合闸电阻能够有效抑制合闸涌流以及操作过电压,对电网的稳定运行起着重要作用,合闸电阻一旦出现故障,无法正确投入或退出,将会造成巨大的设备和安全事故。由于1100 k V GIS断路器为多断口结构,断口间的配合时序偏差以及各触头弹跳因素的干扰,经常导致合闸电阻特性无法测量,或者测试结果误差较大。针对一起1100 kV GIS断路器合闸电阻预投入时间及阻值无法检测事件展开研究,分析其结构与测试原理,通过提高测试频率获取完整测试波形,推断得出合闸电阻的预投入时间及其阻值无法检测的原因是其中一侧的合闸电阻断口失效。解体检查,发现该断路器其中一侧合闸电阻动触头因固定螺栓断裂而导致该侧动触头脱落,验证了电阻断口失效导致动作特性无法检测的推断。最后从制作工艺、试验项目、试验仪器、检测手段等方面提出相应的建议及改进措施,为同类型设备的工艺管控和故障诊断提供参考。

750kV罐式断路器合闸电阻操动冲击下应力分布数值模拟及影响因素分析

作为断路器中的关键组件,断路器合闸电阻在长期运行的过程中会承受巨大的机械和电流冲击,可能造成合闸电阻乃至断路器设备发生损坏。基于此,文中以典型LW13-800型罐式断路器为研究对象,建立了断路器合闸电阻数值仿真模型,计算了操动冲击力作用下合闸电阻的应力分布,分析了不同优化设计中的影响因素对合闸电阻应力的影响。研究结果表明:在同一电阻串上,最底端电阻片所受应力最大;合闸电阻串平均应力与操动冲击波形大致吻合;合闸电阻所受应力的平均值与操动冲击载荷呈正比例关系;在加装了纯铝过渡片后,可以对电阻串两端电阻片应力分布起到一定程度的改善。

1100 kV GIS断路器合闸电阻紧固螺栓断裂分析

某型1 100 kV断路器合闸电阻触头发生故障,其中两颗短螺栓呈脱落状态,两颗长螺栓断裂分离。通过宏观检查、尺寸测量、金相分析等技术手段,从材料、连接和运行工况等方面进行分析。建立高精度有限元分析模型,考虑长、短螺栓的螺孔高度差异和运行荷载作用,分析其故障成因。结果表明:长、短螺栓材质均完好,但长螺栓呈现明显疲劳断裂形貌。进一步分析发现,当合闸电阻和主动弧触头压气缸完全紧固后,长、短螺栓的螺孔高度差异形成张力,使得长螺栓发生松动,连接板部位产生缝隙,长螺栓在长期分、合闸作用下发生疲劳断裂。螺孔高度差可认定为合闸电阻紧固螺栓断裂的主因。

750 kV滤波器场断路器合闸电阻预投入异常仿真

文中针对3例特高压换流变电站750 kV滤波器场断路器合闸电阻预投入异常问题,采用PSCAD建立对应滤波器场小组仿真模型,分析合闸电阻阻值变化下对应涌流特征,与现场预投入波形比对,确定波形异常为合闸电阻预投入过程阻值变化导致。结合断路器合闸电阻内部结构,构建合闸电阻对应分布电容参数,分析在不均匀杂散电容作用下合闸电阻片与绝缘穿杆之间电压分布特征,明确了在间隙距离较小时合闸电阻片与绝缘穿杆发生放电,与异常解体情况一致。利用Comsol建立合闸电阻多物理场仿真模型,在实际合闸电阻端电压激励下,电场仿真分析合闸电阻片与绝缘穿杆之间电势差与PSCAD仿真结果一致,进一步确定合闸电阻预投入异常原因,提出合闸电阻改进工艺,并通过对应绝缘试验及机械试验检验,验证了分析的准确性及改型后结构的成效。

一起750kV交流滤波器断路器合闸电阻故障案例分析

2022年2月16日,某换流站无功控制逻辑自动投入7624小组交流滤波器过程中,第二大组交流滤波器母线差动保护及7624交流滤波器差动速断保护A/B套动作,经现场检查故障原因为断路器内部合闸电阻击穿并最终发展为接地故障。首先,详细说明了合闸电阻原理及投入期间正常波形,结合故障录波,对此次故障原因进行分析定位。然后,根据故障断路器解体情况,对本次故障发展过程进行深入分析,进一步对分析结果进行验证。最后,针对带合闸电阻的交流滤波器断路器投切控制进行了PSCAD仿真,分析了详细投切过程,阐明了过程中电流等电气量变化特点,提出了根本处理措施及跟踪分析方法,为带合闸电阻的交流滤波器断路器故障机理研究及运行维护提供参考和借鉴。

GIS断路器合闸电阻螺栓断裂分析

断路器配置合闸电阻是抑制线路合闸涌流和操作过电压的主要措施,合闸电阻一旦发生异常,会影响到断路器开关的性能,甚至会引起GIS的绝缘故障。对一起断路器合闸电阻进行故障分析,通过对断裂螺栓进行材质检测、有限元仿真分析和真型样机试验等方法对断路器运行异常工况进行分析,得出故障原因,为断路器合闸电阻的结构设计及工作可靠性提供参考。

一例330kV变电站断路器带合闸电阻过电压校核计算

考虑到合闸电阻可能对断路器运行造成的安全隐患,应充分考虑取消合闸电阻的可行性。文中对一例330 kV变电站断路器取消合闸电阻进行过电压校核计算,通过选用统计开关模型,并对合闸空载线路开关及单相重合闸开关选择合适的统计模型,以得到合理的过电压统计分析结果。基于对合闸空载线路及单相重合闸过电压2%统计过电压(U2%)的分析,认为该断路器取消合闸电阻后线路全线过电压水平低于国标规定值,具备取消合闸电阻条件。

750 kV交流滤波器用断路器合闸电阻故障预判方法探究

换流站交流滤波器为换流站提供无功,并进行谐波滤除,其断路器频繁投切,且承受交直流电压混合作用,合闸电阻结构产品故障率高。文中根据一起750 kV断路器故障情况,结合气体组分分析、故障录波、X射线检测等方法对其进行分析,并通过返厂解体验证分析方法的正确性。最后,对该类断路器合闸电阻故障进行总结并提出相应预判方法,以提前发现断路器内部故障。

基于风险理论的合闸过电压抑制方案评估方法研究

断路器合闸电阻是抑制电力系统合闸操作过电压的有效措施,线路避雷器起后备保护作用。然而随着输电线路变短以及避雷器性能提高,线路操作过电压有所下降;同时合闸电阻高成本、低可靠性的弊端凸显,过电压抑制方案的技术经济性缺乏量化的综合评估。基于风险理论提出合闸过电压抑制方案评估方法,搭建系统沿线过电压仿真模型,定义计及闪络率、故障率、成本等多种因素的综合风险指标,实现过电压抑制方案技术经济性的量化评估。算例对实际500kV系统进行过电压仿真和风险指标计算分析,并基于所提评估方法对合闸电阻取消的可行性进行讨论,验证了所提评估方法可以合理量化过电压的抑制效果和存在的系统风险,为过电压抑制方案的选取提供有效评价。

断路器合闸电阻对变压器励磁涌流的影响

为了分析在不同合闸方式下断路器合闸电阻阻值对变压器励磁涌流的影响,使用EMTP软件进行了仿真计算,计算结果表明,断路器合闸电阻对变压器励磁涌流峰值有明显的削弱作用,在确定是否取消断路器合闸电阻时,应考虑到它对励磁涌流的影响。

超/特高压交流输电线路断路器合闸电阻的适用性研究

断路器合闸电阻能较好地限制超高压与特高压交流系统合闸过电压,但因其结构复杂、成本高等缺点,故是否有必要采取该措施值得研究。作者采用软件仿真技术,探讨了不同情况下超高压与特高压交流系统合闸电阻的适用问题。研究表明,对于500 kV交流系统,当线路长度在100 km以下时,通常可以取消合闸电阻;当长度在100～200 km时,需根据具体情况进行分析确定是否有必要采用合闸电阻;当长度在200～400 km时,一般应采用合闸电阻,但也可采取在沿线布置2～3组避雷器的方法来替代合闸电阻;当长度在400～600 km时,仍应采用合闸电阻限制合空线过电压。对于1 000 kV交流系统,即使是100 km的短线路,若不采用合闸电阻就难以将合闸过电压限制在规程规定的范围内。因此,1 000 kV交流系统通常应采用合闸电阻,且较长线路宜采用较低阻值,较短线路宜采用较高阻值。

多级合闸电阻限制1000kV输电线路操作过电压的研究

电网电压等级的提高对输电线路操作过电压允许值提出了更加严格的要求。国内外超高压系统中普遍采用的附加单级合闸电阻限制操作过电压的方法,在特高压系统中已经很难满足。作者提出采用多级合闸电阻限制特高压线路的操作过电压,并用ATP-EMTP软件对国内第一条特高压交流输电试验示范工程晋东-南阳-荆门特高压交流输电工程中的1000kV输电线路操作过电压进行了分析研究,仿真结果与理论计算值相当接近。

特高压输电线路断路器不装合闸电阻的可行性研究

为了研究特高压（UHV）输电线路断路器不装合闸电阻的可行性,从变电站和输电线路的安全角度考虑,提出了取消断路器合闸电阻的判据,并采用电磁暂态程序（EMTP）模拟计算了线路长度为50~400 km的特高压输电线路断路器不装合闸电阻时的合闸过电压水平、波前时间及线路闪络率。计算结果表明,线路长度〉100 km的输电线路不宜取消合闸电阻,线路长度〈100 km的单回线路和I串同塔双回线路的闪络率和相间过电压标幺值分别接近判据中的允许值0.01次/a和2.95,因此在实际工程中宜结合具体条件进行研究,可能会满足取消合闸电阻的条件。提出为了扩大取消断路器合闸电阻的范围,建议进一步研究降低操作过电压等效风速系数、采取其他措施进一步抑制合空线过电压。

取消500kV断路器合闸电阻有关问题的研究

国内对取消５００ｋＶ断路器合闸电阻尚有不同看法。本文对一些观点予以评论，并对能否取消合闸电阻的判据、ＭＯＡ额定电压选择等问题提出建议，认为不很长的５００ｋＶ线路取消合问电阻是发展方向，应优先考虑。

断路器合闸电阻的数字检测装置

通过对断路器主触头与辅助触头的动作情况进行分析,提出了一种不用拆开合闸电阻与主触头的连接线就可以测量合闸电阻的方法,而且可以同时测出合闸电阻的提前合闸时间。

GIS隔离开关带分合闸电阻抑制VFTO的研究

针对超高压GIS中开关操作或发生接地故障时产生特快速暂态过电压(VFTO)从而影响GIS及其连接设备和二次控制设备的问题,根据800 kV GIS结构特别是母线较长(采用分布参数模拟,并考虑频率特性)的特点,利用EMTP程序对28种接线方式进行数值仿真计算。结果表明:隔离开关装和不装分合闸电阻(500Ω)时VFTO最大幅值分别为1.2932、.976 p.u.;该电阻>200Ω时可抑制VFTO,使其幅值<1.7 p.u.。故800 kV GIS中VFTO幅值对设备绝缘的影响很小,这对于GIS及其连接设备和二次控制设备的绝缘设计非常重要。

取消330kV断路器合闸电阻试验研究

简介了用取消合闸电阻的 330 k V断路器合 32 5 /130 km空载线路时有关过电压和 MOA动作电流的计算和现场试验结果 ,证明了三相合闸过电压的概率符合正态分布 ;给出了各种操作方式下的统计过电压。

750 kV系统线路侧断路器取消合闸电阻可行性研究

以榆横—延安750 k V架空输电线路为工程背景,研究取消线路侧断路器合闸电阻的可行性。根据2014年的实际运行数据建立了系统不同运行方式下的ATP-EMTP仿真计算模型,并进行了多种运行方式下不同避雷器配置下的合空线和不同故障状态下的单相重合闸操作。计算结果表明:在80%高抗补偿下仅加装合闸电阻就可将合空线操作及成功重合闸操作时沿线最大2%操作过电压降低到1.8 p.u.以下;在80%高抗补偿下仅采用避雷器配置时,合空线操作、Ⅱ回线路停运两端不接地时成功重合闸操作和无功送端带有永久接地故障不成功重合闸时沿线最大2%操作过电压仍会超过1.8 p.u.;在80%高抗补偿下加装合闸电阻且线路两端配备648MOA时,对于合空线操作、成功重合闸操作和线路中点带有永久接地故障不成功重合闸时可将沿线最大2%操作过电压降至1.8 p.u.以下。因此,为适应系统各种操作方式线路侧断路器合闸电阻不能取消。