高压选相断路器T100a试验电流和瞬态恢复电压的计算

相对于常规高压断路器,选相断路器的T100a试验的大半波电流非对称度增大,导致IEC 62271-101:2021附录A、E提供的电流和瞬态恢复电压(TRV)参数不再适用。为了快速精确地计算这些参数,文中提出了以短路电流对称分量为基础计算电流参数,通过时域分析获得TRV修正系数的方法,公式简单、灵活性好,适用范围广。其计算结果与传统公式计算值保持一致,并被IEC WG67认可,包含在IEC TS 62271-319(已通过DTS投票)附录N中。

特高压GIL接人对断路器瞬态恢复电压的影响

由于特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的短路电流幅值大、短路时间长,其内部发生的过电压幅值较高,导致断路器的瞬态恢复电压(TRV)超过额定值。因此,对特高压GIL和断路器瞬态恢复电压的概述进行分析,并探讨特高压GIL接入对断路器瞬态恢复电压的影响。

特高压断路器的瞬态恢复电压研究

结合晋东南—南阳—荆门1000kV特高压试验示范工程,研究了交流1100kV断路器瞬态问题中的断路器开断短路电流或失步解列后的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)内容。在此基础上提出了我国交流1100kV特高压断路器的工作条件建议,分析了特高压断路器TRV问题的前景。认为我国特高压电网断路器在不采用分闸电阻的条件下。可满足IEC断路器扩展标准和正在修订的我国电力行业断路器标准中对TRV的要求。

500kV母线串联电抗器对瞬态恢复过电压的影响及限制措施

采用母线串联电抗器可以有效地限制500 kV系统的短路电流,但同时会对断路器的瞬态恢复过电压产生一定的影响。笔者以荆门500 kV母线串联电抗器工程项目为背景,利用电磁仿真软件EMTP-ATP研究了在不同故障情况下串联电抗器对断路器瞬态恢复过电压的影响。仿真结果表明,串联电抗器的引入,使得断路器瞬态恢复过电压的陡度远超过标准规定值,在串联电抗器上并联0.1μF以上的电容时,可以将断路器瞬态恢复过电压的陡度限制到标准规定值以内。

断路器合成试验瞬态恢复电压调节线路的确定

为满足IEC62271-100:2001和GB1984-2003《高压交流断路器》的新要求,研究了高压交流断路器合成试验瞬态恢复电压(TRV)调节线路。分析国内外合成试验时所用各种TRV调节线路后设计了一种便于大功率试验站合成试验室实施的调节线路。计算了试验电压126kV等级,试验电流40、31.5、25kA的开断电流100%(T100)和60%(T60)、近区故障、失步开断共12个试验方式的TRV调节线路参数。利用ATP软件仿真了所设计的合成试验TRV调节线路的波形,并且用低压模拟的方法进行了验证,得出了实际试验运行时采用的TRV调节线路参数,满足了新标准要求。研究对象为仅由回路参数决定的TRV,即“预期TRV”。因新的IEC标准及GB中对TRV的要求变化主要为用四参数表示的标准值,故仅研究四参数TRV调节线路。对于试验方式T30、T10(126kV等级),该TRV调节线路可以很方便改接为两参数调频回路。

真空断路器瞬态恢复电压与弧后电流相互作用仿真研究

为进一步理解真空断路器开断过程中的电流零区现象,仿真分析了真空断路器开断短路故障和切除电容器组时瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)和弧后电流的相互作用。在PSCAD/EMTDC中建立了基于Langmuir探针理论的真空断路器弧后电流仿真模型,仿真结果和试验结果相符,验证了模型有效性。仿真结果表明:开断短路故障时,是否考虑弧后电流对TRV没有明显的影响,弧后电流大小则与TRV上升率成正比;切除电容器组时,弧后电流对起始TRV有显著影响,但对工频恢复电压没有影响。此外,短路类型、短路点位置、短路合闸相角、系统等效电感、电容等网络参数对TRV和弧后电流也有很大影响。研究成果有助于分析不同工况下真空断路器面临的开断考验。

双断口真空断路器的瞬态恢复电压分配机理与均压电容研究

瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)均匀分配是双断口真空断路器安全可靠运行必须解决的关键问题。从双断口真空断路器的暂态等值电路出发,建立了描述其TRV分配特性的数学模型,揭示了杂散电容和弧后等离子体特性差异是导致双断口真空断路器TRV分配不均匀的2个主要因素。基于真空电弧模型,仿真验证了双断口真空断路器TRV分配数学模型的有效性。不同均压电容下双断口真空断路器TRV分配特性的仿真和试验结果均表明:均压电容能有效提高TRV分配的均匀性;然而,过大的均压电容会显著提高重燃电流的幅值和持续时间,不利于双断口真空断路器的成功开断,即表现出负效应。因此,均压电容取值不宜过大,能保证TRV分配比较均匀即可。

500kV变电站66kV侧断路器瞬态恢复电压特征

断路器的瞬态恢复过电压过大是导致断路器故障的因素之一,但国内的研究主要集中在超、特高压断路器而忽略了配网的断路器。基于此,利用电磁暂态计算软件PSCAD/EMTDC计算了在切空载母线和开断短路电流两种情况下,某500kV变电站66kV侧断路器的瞬态恢复电压。计算结果表明:在66kV侧切断空载GIS母线时,引起断路器两端出现的恢复电压上升率最大可达5.67kV/μs;在66kV侧短路故障引起断路器的恢复电压平均上升率为3.71kV/μs,大于厂家提供的限值2.2kV/μs。变压器侧并联一组电容可有效降低恢复电压,建议在实际工程中在变压器66kV侧并联一组6nF的电容器,可将恢复电压平均上升率降至2.16kV/μs。

感应电压对断路器瞬态恢复电压特性影响的研究

瞬态恢复电压的幅值和上升率是断路器开断的重要影响因素,文中以特高压示范工程项目为背景,利用电磁仿真软件EMTP-ATP研究在不同故障类型和不同故障位置情况下,线路间的感应电压对断路器瞬态恢复电压参数的影响。仿真结果表明:感应电压的存在使断路器瞬态恢复电压的幅值和上升率都超过了标准规定值,对断路器的开断能力提出新的考验,仿真结果对断路器结构设计具有一定的理论指导作用。

确定预期瞬态恢复电压的低压模拟装置

瞬态恢复电压(TRV)是电力网络中存在的固有特性之一,是影响断路器开断性能的重要因素,因此在IEC、GB以及DL的相关标准中都对此做出了明确的规定。为了获得满足标准要求的试验回路预期参数,需要采用低压模拟的方法来测取TRV波形,因此参照相关标准中推荐的直接短路开断法、工频电流注入法、电容电流注入法等几种方法,经过分析比较,选定基于“电容电流注入法”的原理研制出了一套操作简便的低压模拟装置,使用该装置可快速实施对试验回路预期TRV波形的测取。装置研制成功后已投入课题的调试工作,进行了数百次低压模拟试验,取得了很好的预期效果。

小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压研究

为深入地研究小容量（≤30 MW）的发电机组出口是否也应装设GCB,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC计算分析了系统中发生失步故障及三相短路故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压（transient recovery voltage,TRV）,并研究了降低TRV上升率的措施,从TRV上升率的角度出发确定在何种条件下普通配电型断路器可以替代GCB安装在发电机出口处。计算结果表明：在12、15、18、20、22、30 MW的小容量发电机回路中,分别在发电机出口断路器靠近变压器的一端加装电容量为0.2μF、0.3μF、0.4μF、0.5μF、0.6μF、0.8μF的电容器时,可有效地将TRV上升率降低至0.34 k V/μs以下,此时普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~30 MW的发电机出口处。

近区故障瞬态恢复电压计算与分析

瞬态恢复电压(TRV)是校核断路器开断能力的重要指标,近区故障因其TRV起始部分的上升速率高,电弧难以熄灭。针对Mayr电弧只适用于描述电流过零后高电阻电弧状态,而Cassie模型只适用于描述电流过零前低电阻电弧状态,采用Cassie和Mayr电弧模型串联的形式,对一个最高电压245kV,开断电流50 kA的断路器,利用ATP-EMTP计算了L_(75)和L_(90)近区试验故障的TRV。研究表明,同断路器端部故障比较。

三相短路故障时小容量发电机出口断路器瞬态恢复电压

利用PSCAD/EMTDC软件计算分析了在开断条件最恶劣的故障情况下,12~30 MW小容量发电机出口断路器的瞬态恢复电压（TRV）,并利用TRV上升率确定普通配电型断路器可以替代发电机断路器（GCB）安装在发电机出口处的条件。计算结果表明：当发电机出线端发生三相短路故障时,普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~24 MW的发电机出口处,而24~30 MW的发电机出口处必须安装GCB;当变压器低压侧出线端发生三相短路故障时,普通配电型断路器可以替代GCB安装在12~30 MW的发电机出口处。给出了TRV的手算公式。

特高压半波长交流输电系统断路器瞬态恢复电压特性研究

半波长输电线路特性与常规线路不同，在线路发生短路故障时，其断路器开断瞬态恢复电压（TRV）特性与常规线路有很大差别。为此，建立了特高压半波长交流输电系统仿真模型，研究了半波长线路在不同位置发生短路故障时，断路器开断的短路电流及TRV特性，分析了相关影响因素；研究了抑制半波长线路断路器TRV的措施。研究结果表明，半波长线路断路器开断短路电流特性和TRV特性受故障点位置影响较大，在距断路器2500-3000km的远端发生接地故障时，断路器开断短路电流水平较高，可能超过断路器出口故障时的短路电流水平，断路器开断远端故障时的TRV的峰值和上升率均较高，超过了现有标准中断路器试验允许值。半波长线路沿线装设金属氧化物避雷器（MOA）后，MOA抑制了接地故障时的过电压，有助于降低TRV水平，但在部分位置故障时TRV仍然超过了允许值。采用沿线装设MOA和断路器装设分闸电阻的措施后，可以将特高压半波长线路断路器TRV限制在现有标准范围内。

发电机出口真空断路器瞬态恢复电压的研究

使用ＥＭＴＰ数字仿真程序，结合具体工程，计算分析了发电机出口真空断路器开发站内短路电流时的瞬态恢复电压，同时，优化选择了这一实际工程中限制真空断路器断口瞬态恢复电压所采用的Ｒ－Ｃ吸收器的参数，比较了抑制真空断路器瞬态恢复电压的几种方法。

超高压混合串补线路瞬态恢复电压暂态特性

混合串联补偿对输电线路暂态特性的影响亟待研究。为研究串联补偿混合复用对瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)暂态特性的影响,以500 kV超高压示范工程线路为研究背景,利用PSCAD/EMTDC建立可控串补与固定串补的电磁暂态仿真平台,分析系统发生单相接地故障时瞬态恢复电压变化规律,得到恢复电压上升率与短路电流变化曲线;采用对比分析方法,针对可控串补与固定串补不同配置方式,研究不同串补度对TRV特性的影响,并得出最佳串补配比。仿真表明:相比固定串联补偿(fixed series capacitor compensation,FSC)双平台分段布置,系统采用可控串联补偿(thyristor controlled series compensation,TCSC)与FSC混合复用时,TRV超标工况大幅增加;合理配置TCSC+FSC线路串补度,能够有效降低TRV与断路器短路电流,且能够满足断路器正常开断的国家标准。

可控型混合无功补偿对瞬态恢复电压影响研究

可控型混合无功补偿(hybrid reactive power compensation,HRPC)对输电线路暂态特性的影响亟待研究。在分析可控型混合无功补偿结构功能的基础上,以晋东南-南阳-荆门特高压示范线路为背景,建立特高压混合无功补偿线路单相接地故障等效模型,研究可控串联补偿+可控并联电抗器(thyristor controlled series compensation+thyristor controlled transformer,TSCT+TCT)混合无功补偿对断路器开断特性的影响。基于拉氏变换和等值参数集中电路,分析瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)影响因素,得出瞬态恢复电压随可控型混合无功补偿度变化规律。利用PSCAD/EMTDC,研究安装可控型混合无功补偿前后对瞬态恢复电压的影响,验证分析方法的有效性。结果表明:随着可控型混合无功补偿度的增加,TRV峰值和上升率R RRV不断增大,而TCT对瞬态恢复电压影响较小。

弧隙电阻对发电机断路器瞬态恢复电压的影响研究

瞬态恢复电压是发电机断路器的一项重要指标,在开断短路故障时具有决定性意义。弧隙电阻作为发电机断路器开断过程中的内部因素,是否对瞬态恢复电压产生影响并未有人进行过研究。文中利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP计算分析系统开断三相短路故障时,不同弧隙电阻发电机断路器的瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV),并研究了弧隙电阻与瞬态恢复电压波形之间联系。仿真结果表明:发电机断路器在开断故障过程中TRV的上升率与弧隙电阻的上升率成正相关关系,通过降低弧隙电阻上升率可以降低TRV的上升率;发电机断路器开断过程中,电流过零后弧隙电阻阻值大的断路器产生的瞬态恢复电压峰值小,提高电流过零后弧隙电阻的阻值可以降低产生的瞬态恢复电压峰值。

中压网络试验系统瞬态恢复电压参数的计算及波形模拟

瞬态恢复电压(TRV)是影响断路器短路开断能力的重要参数,在标准中都对它有明确的规定和要求。如何正确选择TRV测试方法(原理与线路)以获得符合标准要求的预期TRV波形,是每一个大容量试验室必须做的重要工作。给出了计算TRV的原理电路,在此基础上推荐了测取首开相及后开相预期TRV波形的低压模拟接线方式,经过实际测试,取得了较满意的效果。

SF_6断路器重合闸后开断瞬态恢复电压的研究

针对高压断路器重合闸于故障状态后的开断过程,依托特高压交流输电系统,对断路器重合闸后二次开断瞬态恢复电压(TRV)进行了研究。首先对重合闸前后两次开断暂态过程进行理论分析,再根据流注理论气体临界击穿判据及不同开距下的断路器电场分布,建立合闸预击穿电弧模型,并利用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP,计算了故障后第一次开断及重合闸后二次开断TRV,同时研究了重合闸相角和故障类型及位置对TRV的影响。研究结果表明,重合闸后二次开断TRV峰值及上升陡度(RRRV)均高于第一次开断,开断难度增大;对于近区单相接地故障,重合闸相角为60°时,RRRV达到2.81 k V/μs(标准3 k V/μs);需要加以限制。