高速动车组瞬态过电压智能监测系统研究

为了获取高速动车组瞬态过电压信号,设计开发了一种基于高速数据采集卡的动车组瞬态过电压智能监测系统。该系统软件采用绝对值上升沿触发方式的中间触发关键技术,分别利用移位寄存器及数组模块先“拼接”再“截取”过电压数据,极大地提高了触发可靠性以及数据完整性。基于动车组电压互感器构建实验平台对系统进行了浪涌冲击测试及现车测试,实验结果表明,该装置能够监测多种类型过电压波形,正负极性触发及触发时长均可靠,长时间实际挂车测试表明,该系统能够在动车上长期稳定运行,满足瞬态过电压智能监测需求,可为高速动车组发生过电压事故原因分析提供有效的数据支撑,为过电压模式识别等工作的开展打下数据基础。

柔性低频输电系统换流站故障后瞬态过电压

柔性低频输电兼具工频交流和直流输电的技术优势,在海上风电送出、新能源汇集以及城市电网柔性互联等场景具有应用潜力。柔性低频系统换流站故障及后续闭锁阶段会产生较严重的瞬态过电压,影响站内参数设计和绝缘配合。为此,针对柔性低频输电系统换流站典型拓扑和参数,建立了过电压仿真模型,对典型故障后瞬态过电压进行仿真研究;结合故障后过电压产生特点,将故障后的过程分为4个暂态阶段,分别分析了各阶段中不同位置的过电压特征以及产生原因。在考虑不同的故障工况和对应保护动作策略的条件下,仿真计算了换流站关键位置和设备的最大瞬态过电压水平,提出了换流站避雷器配置方案,并验证了其对瞬态过电压的抑制效果。研究结果表明:故障发生、换流器控制响应、换流器闭锁以及断路器断开的4个瞬态过程均会在换流站内不同位置产生过电压,其中换流器闭锁阶段的过电压水平最高;在不考虑抑制措施时,220 kV区域的瞬态过电压标幺值可达3.28,桥臂电抗器端间过电压标幺值可达3.83;所提避雷器配置可以有效抑制过电压,且各避雷器吸收的能量符合要求。研究结果可为柔性低频换流站参数设计及绝缘配合提供依据。

1000kV GIS中燃弧电阻模型对快速瞬态过电压的影响

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关因开断性能差在动作时会产生上升时间极短的快速瞬态过电压(VFTO),VFTO上升时间短、幅值高的特性会对电气设备绝缘造成严重危害。本文利用仿真研究定值燃弧电阻模型、指数燃弧电阻模型、双曲线燃弧电阻模型、Mayr燃弧电阻模型和重燃弧电阻模型,得到各燃弧模型下VFTO的幅值和频谱图,并分析各燃弧模型下VFTO波形的衰减、振荡与上升时间。通过对比各模型仿真结果得出,重燃弧电阻模型更符合实际电弧模型,利用该模型得到的VFTO幅值、振荡与上升时间能更好地描述其波形。

国标《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》编制说明

国家标准GB/T 18481-2001《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》已于2002年4月起正式实施。文中介绍了该标准制定中的一些基本考虑、内容的选择以及标准条文的说明。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压的全过程测量方法

特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltages,VFTO)是超/特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)设计和运行中十分关心的问题,试验研究VFTO的特性是非常必要的。VFTO包含特快速瞬态分量、工频分量和准直流分量(空载母线残余电荷电压),其中VFTO的瞬态分量在GIS中以电压波的形式传播,致使不同位置的VFTO波形具有显著差异。因此,试验研究VFTO的关键是对VFTO时间过程和空间分布的全过程测量。研究了VFTO测量方法,采用手孔式电容传感器与阻抗变换器相结合的方法实现了全过程测量,研制出测量频带为0.003 Hz^100 MHz和波形记录时间为200 ms的测量系统;采用多个测量系统,并基于隔离开关触头间隙击穿时的电磁波辐射信号,研制出了同步触发装置,实现了对GIS上不同位置的VFTO空间分布的测量。

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究

为研究特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)中的特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明:无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。

隔离开关操作速度对特快速瞬态过电压的影响

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)内的隔离开关在操作空载短母线时会发生多次击穿,并产生特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),严重时可能造成变压器和其他电气设备的损坏。隔离开关的操作速度是影响VFTO的重要因素之一,对此国内外有不同看法。在仿真研究中考虑了隔离开关操作过程中的多次重击穿、间隙击穿电压的极性特性、概率特性及其随操作速度变化的特性,采用统计分析方法研究了隔离开关的速度对VFTO的影响,并与实测结果进行了对比。研究结果表明,在一定范围内当隔离开关速度较慢时,分闸后负载侧残压较低,合闸、分闸操作过程中产生的VFTO幅值也较低。

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压测量用电容传感器的标定

为保证特高压气体绝缘开关设备(gas insulatedswitchgear,GIS)中特快速瞬态过电压(very fast transientovervoltage,VFTO)测量用手孔式电容传感器的准确性,必须对其进行标定。研制了用于电容传感器的标定系统,它由3种不同幅值及波形的脉冲源及相应测量系统组成。其中:低电压陡脉冲源用于校验电容传感器的高频特性;高电压陡脉冲源用于校验传感器在高压下的稳定性;低电压长波尾电源用于校验传感器的低频特性。水电阻分压器及金属膜电阻分压器用于测量3种脉冲源的输出波形,在标定电容分压器前,对电阻分压器的频率特性及线性度特性进行了试验。电容传感器的标定试验结果表明,华北电力大学和清华大学研制的电容传感器均具有良好的频率特性、线性度和稳定性,可以满足特高压GIS设备VFTO测量工作的需要。

动态电弧模型下特快速瞬态过电压特性的计算与分析

在特快速瞬态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)的仿真计算过程中,建立准确的隔离开关高频电弧模型是提高VFTO计算准确度的关键。在分段电弧模型的基础上,提出一种动态电弧模型。在预击穿阶段,该模型考虑击穿延时对VFTO的影响,采用双曲线形式的时变电阻;在熄弧阶段建立完整的麦也尔(Mayr-Schwarz)模型描述电弧的动态物理过程。结合某1100kV气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)的实际电路,详细计算2种电弧模型下GIS内部的VFTO幅值、频率和陡度,同时讨论了击穿延时对VFTO波形的影响。计算结果表明:动态电弧模型下VFTO具有幅值较高、频率较高、上升陡度较大的特点;击穿延时对VFTO的初始上升时间和幅值有影响。通过VFTO仿真与实测数据相比较可知,动态电弧模型是分段电弧模型的进一步完善,对于提高VFTO仿真计算的精度有重要意义。

特快速瞬态过电压和雷电冲击作用下特高压GIS绝缘特性

随着电压等级的提高,气体绝缘开关设备(GIS)的额定雷电冲击(LI)耐受电压和特快速瞬态过电压(VF-TO)水平的差异越来越小,由VFTO引起的绝缘事故也日益严重。为研究特高压GIS在VFTO下的绝缘耐受水平,设计了VFTO模拟产生装置,研究了不同气压下SF6棒-板和球-板间隙在VFTO和雷电冲击下的绝缘特性。实验结果表明:稍不均匀电场间隙在VFTO下的击穿电压高于雷电波;对于高气压下棒-板间隙,负极性VFTO下的击穿电压和伏-秒特性曲线位于雷电波之下;雷电冲击下棒-板间隙极性效应在一定的气压下会出现反转现象。分析表明:在不同冲击波前和振荡波尾的VFTO和雷电波作用下SF6气体间隙击穿特性的差异与放电过程中空间电荷行为的差异有关。

2.5MV特快速瞬态过电压发生器

气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)以其占地面积少、密封性好,受环境影响小,运行可靠、维修周期长等优点在中国电网中得到了广泛应用。在330kV以上电压等级的系统中,开关动作产生的特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)对系统有很大危害。为满足特高压GIS中VFTO的模拟,利用6MV敞开式冲击电压发生器与陡化装置结合的方法,研制出一种模拟VFTO产生的装置。通过增加GIS母线长度来补偿回路固有电感的影响,以及通过控制陡化间隙的击穿电压来控制输出电压幅值,使该装置可以输出幅值为2.5MV、高频振荡达到35 MHz的电压波,能够满足特高压试验对VFTO模拟的要求。采用外加积分器方式,制作了一种锥形电容传感器来测量该装置产生的电压波,测试结果表明该电容传感器可以满足试验的要求。

特快速瞬态过电压作用下金属氧化物电阻片响应特性试验

依据特高压气体绝缘的金属封闭式组合电器（gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS）中特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）试验平台实测VFTO波形特征,确定金属氧化物电阻片（metal oxide varistors,MOV）试验平台波形参数,设计搭建了电压波头时间为20 ns的特快波前冲击电压试验回路,选取5种用于超/特高压的典型MOV作为样本,试验研究了MOV在电压波头时间为20 ns、电流峰值范围在0.5~2.5 k A特快波下的伏安特性。试验结果表明：与标准雷电冲击波下MOV残压相比,VFTO下MOV的残压上升约14.7%到18.2%;特快波前冲击电压作用下MOV存在一个阻抗转折电压U0,在U0电压下,MOV呈现阻性,当电压峰值小于U0时MOV呈现出容性阻抗特征,当电压峰值大于U0时MOV呈现出感性阻抗特征;U0/U1m A与MOV形状尺寸关系不大;MOV电压、电流同时响应,零点位置相同,电压与电流响应时间不存在延时效应,MOV即时响应。

35kV光伏电站低电压穿越检测装置瞬态过电压抑制措施研究

在对光伏发电系统进行低电压穿越实验时,真空断路器投切短路电抗器会产生较高的瞬态过电压,引起电抗器外绝缘击穿,造成实验设备损坏。为了研究抑制实验过程中过电压的有效措施,文中首先结合光伏发电低电压穿越实验系统,对影响瞬态过电压的因素进行了理论分析,并根据某35 kV低电压穿越实验线路,利用ATP进行了仿真计算,得出:影响瞬态过电压的因素有真空断路器截流值、投入短路电抗的大小和测试点并联电容的大小。最后总结出测试点并联0.1μF的电容和100Ω的电阻可有效减小瞬态过电压的峰值。

超高压GIS中隔离开关不同操作方式对快速瞬态过电压的影响研究

研究了乌江550 kV水电站超高压GIS中隔离开关的3种操作方式下产生的快速瞬态过电压(VFTO)。经计算得出3种方式下的变压器绕组端部对地VFTO电压波形,以及变压器绕组饼0～1之间电压波形;分别计算出3种方式对应的变压器支路切合短管线过电压、变压器绕组纵向各计算点对地过电压、变压器绕组各饼纵向VFTO过电压等数据。结果表明,变压器带电、变压器侧的隔离开关操作(方式3)的1～3个线饼的最大梯度电压超过允许范围,因此要避免方式3的操作。

瞬态过电压抑制技术的研究

从压敏电阻与滤波电容、电感组合着手,进行理论分析,得出当压敏电阻与电感结合时,能使限制电压得到衰减,进而提出压敏电阻与T型低通滤波器相结合,在合适的参数配合下,能使瞬态过电压得到削弱。给出了在混合波模拟的雷电浪涌情况下,随电容变化和随电感变化的压敏电压和输出电压波形,同时指出针对实际情况,可以对低通滤波电路进行改进。

电能质量 讲座 第十讲 暂时过电压和瞬态过电压

电力系统过电压是电力设备绝缘故障的主要原因,它造成相对地或相间闪络,威胁到电力系统的安全运行。电力系统过电压可能是系统内部电路参数配合或开关操作(包括接地故障)造成的,也可能是直击雷或感应雷引起的。介绍了电力系统过电压的分类方法和产生原因,分析了其电路原理,介绍了防护原理和方法。

终端配电系统中瞬态过电压保护

结合国内外相关配电系统安装及产品标准,分析了终端配电系统中瞬态过电压防护的重要性,以及造成终端配电系统中瞬态过电压的原因。同时,讨论了如何根据配电系统现场实际状况,正确选用相应的瞬态过电压保护产品。

医疗电子设备防雷电及瞬态过电压浅析

为预防雷电及瞬态过电压对电子设备的危害 ,本文就瞬态过电压的起因 ,瞬态过电压和雷电在电子设备上引发的干扰、衰变、损坏和故障停机 ,损坏的物理途径 ,以及对雷电和瞬态过电压的防护等问题进行了介绍和分析。