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。

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。

特高压气体绝缘开关设备中电磁式电压互感器耐受特快速暂态过电压的特性分析

为满足系统同期合环的要求,特高压气体绝缘开关设备(GIS)中安装有电磁式电压互感器(IVT)。GIS内部隔离开关操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),可能引起IVT绕组出现电压分布不均的问题。为掌握特高压工程用GIS IVT在VFTO下的耐受特性,采用仿真和实测相结合的方法对其绕组在VFTO下的电压分布进行了研究。建立了IVT的端口模型和绕组电压分布计算模型计算其端口VFTO和绕组电压分布,并通过陡前沿冲击电压下绕组电压分布试验予以验证。通过仿真计算,获得了特高压变电站IVT端口的典型VFTO波形及其作用下的绕组电压分布特性。计算表明电压沿绕组分布整体比较均匀,绕组端部匝间、层间开口位置电压分布相对集中,试验结果初步也验证了仿真结果。根据仿真和试验结果,校核了绕组电压分布集中位置的绝缘耐受能力。进一步说明在实际特高压工程中,IVT绝缘耐受VFTO具有足够的裕度;在产品的优化设计中须加强绕组首端匝间和层间绝缘,以进一步提高其VFTO耐受能力。

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。

特高压气体绝缘开关设备接地系统环流计算与分析

特高压系统电压等级高、容量大,壳体环流和地网环流相对很大,在稳态运行下产生相当大的环流损耗。结合我国某特高压开关站,根据电磁互感器的基本原理,提出了气体绝缘装置(gas insulated switchgear,GIS)/混合气体绝缘装置(hybrid gas insulated switchgear,HGIS)外壳仿真计算等效电路模型。采用Π型等效电路表示接地体单元,运用数值计算方法对接地系统的电气参数进行优化计算。分析表明,采用双层水平地网可以将主地网环流控制在20 A以内、次地网环流控制在700A以内,但相应的短接线电流较大。分析了壳体参数对壳体环流的影响,得出了深垂直接地极和短接线降低地网环流的效果,并提出了最佳的设计方案。最后给出了特高压接地系统各部分的环流值及相应的温升数据。

特高压气体绝缘开关设备的隔离开关残余电荷电压仿真分析

为研究特高压气体绝缘开关设备的隔离开关残余电荷电压特性及其仿真方法,首先分析了残余电荷电压的几种影响因素;并在真型试验平台上开展了大量试验研究,对气体绝缘开关设备隔离开关分闸空载短母线所产生的触头间隙重复击穿过程进行了分析。基于试验结果,采用一元线性回归法得到触头间隙的击穿特性表达式,并在此基础上得到了残余电荷电压统计特性的仿真方法。结果表明,触头间隙正、负极性击穿电压之比约为1.3：1;正极性击穿电场强度在22~26 k V/mm之间。减小隔离开关开断速度,增大正、负极性击穿电压之差,降低SF6绝缘耐受强度都可以降低高幅值残余电荷电压的出现概率。

特高压气体绝缘组合开关设备中特快速瞬态过电压测量系统的标定

气体绝缘组合开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关操作会产生特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)。VFTO的全波形包含数十MHz的高频成分和准直流的低频成分。因此,VF-TO测量系统要有良好的瞬态响应和稳态响应特性,这就要求对测量系统的频率响应特性和分压比进行严格的标定。为此,利用阶跃波在均匀传输线中传输的原理,自行设计了阶跃电压行波发生装置,根据电容分压式测量系统输入和输出信号的关系,推导了在输入为理想阶跃信号的情况下,输出信号上升时间和测量系统3dB高频截止频率的关系,标定了测量系统的高频特性。根据测量系统低压臂时间常数和3dB低频截止频率的关系,标定了低频特性,测量系统带宽为0.003Hz～87.5MHz。对安装于实际GIS中的测量系统,使用已知幅值的工频和雷电波标定测量系统的分压比为6.6×105。可见,该测量系统满足对VFTO全过程波形进行测量的要求。

基于粒子群优化深度置信网络的气体绝缘金属封闭开关设备局部放电模式识别

气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS)局部放电模式识别是其绝缘缺陷诊断和状态评估的重要部分,为实现放电类型的准确识别,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)深度置信网络(deep belief network,DBN)的局部放电模式识别方法。该方法通过PSO算法对DBN网络的权值参数进行优化,提高网络对局部放电特征的学习能力。首先,选取现场多平台的4种GIS局部放电类型监测数据组成样本集,用于对所提方法进行分析;其次,用改进的PSO算法结合样本数据确定DBN网络的初始最优权值参数,建立初始DBN网络;然后,利用训练样本对初始DBN网络进行训练,得到局部放电识别模型。最后,基于渤海油田岸电海上动力平台GIS的局部放电数据,采用多种不同局部放电识别模型对数据样本进行算例分析,结果表明:所提的PSO-DBN模型可有效识别GIS设备局部放电类型,相较于传统的DBN网络、多层前馈神经网络(back propagation,BP)、支持向量机(support vector machine,SVM)和卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)具有更高的准确识别率。

气体绝缘金属开关设备(GIS)扩建停电研究

对气体绝缘金属开关设备(GIS)扩建过程中的停电原因进行分析并提出可以避免停电问题的方案,对于GIS设备的选用及规划设计有着重要的指导意义。本文通过单母线、双母线、一台半断路器接线方式,分别分析了扩建过程中的停电范围。对于预留隔离开关的扩建方式,可通过增加隔离气室的方式避免设备扩建过程中的停电问题,同时可通过采用双断口隔离开关或同频同相耐压试验技术,避免耐压试验过程中停电问题。对于端部扩建方式,可首先建设扩建间隔,完成安装并对扩建部分进行耐压试验后,再进行母线对接,减少停电时间。

特高压气体绝缘开关设备瞬态外壳电压的全波仿真

随着特高压电网和智能变电站的发展,气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)中隔离开关操作产生的高幅值、宽频带的瞬态外壳电压(Transient Enclosure Voltage,TEV)对汇控柜中智能组件的潜在威胁越来越大。由于TEV频率较高、模型复杂,准确地建立其宽频等效电路非常困难,而采用基于时域有限积分的全波仿真可以避开电路建模的难点,直接建立实物模型,在源和边界条件给定后将模型网格剖分进行电磁场数值计算,完全适用于TEV的仿真计算。根据某1 100k V GIS单相试验回路建立其全波仿真模型,计算获得不同位置TEV单次击穿时域波形,与实际测量结果在幅值和其他波形特征参数方面一致性较好,说明TEV全波仿真的正确性。

气体绝缘金属封闭开关设备回路电阻试验分析

准确测量设备回路电阻,可以有效判断设备导电回路是否存在接触面氧化、接触不良缺陷,避免因回路电阻超标导致设备发热。综述了设备回路电阻测试方法和测试误区,分析了测试接线对测量结果的影响,提出了采用外扩导流法准确测量GIS设备回路电阻的方法,并结合现场测试发现的一起地刀合闸不到位故障,验证了测试方法的准确性,为测量设备回路电阻提供了指导。

气体绝缘开关设备运行特征提取与故障诊断技术研究

通过对试验系统实际录波数据的研究分析,按照不同原因类型分别对故障发生的外部气象因素以及内部因素两个方面进行深入挖掘。在外部因素方面,关注了天气、季节和时间的关联性;而在内部因素方面,详细研究了故障相电流的直流含量、三次谐波含量、过零点畸变情况以及过渡电阻的性质,总结出这些因素的特征规律。利用分数指标对特征进行重要性评价以及排序。综合外部气象特征以及录波所得内部特征,使用对于小样本数据具有独持优势的支持向量机SVM建立故障特征与类别之间非线性对应关系,并利用粒子群算法对模型的参数进行优化,实现GIS设备运行状态的智能诊断。

气体绝缘金属封闭式开关设备各模块的优化设计浅析

本文结合多年工程设计的工作经验及对110kV气体绝缘金属封闭开关设备的关键、重要结构的理解,对气体绝缘金属封闭开关设备的模块及其零部件的结构的标准化设计提出相应的优化建议,以提升工程师设计工作的准确率、效率,进而使产品具有更强的竞争力。

高压气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的主要合资企业概况及产品

由于高压气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有占地面积极小、不受外界环境条件影响、可靠性高等优点，因此在我国电源电网建设中受到用户青睐。

±550kV直流气体绝缘金属封闭开关设备长期带电试验研究

现有海上风电送出换流平台的直流侧均采用常规敞开式设备及电气连接布局,设备占用空间大。为了有效减小平台面积及质量,采用直流气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)替代原有敞开式设备。直流GIS绝缘件长期运行在单极性直流电压下,表面会产生电荷积聚,从而改变沿面电场分布,降低绝缘子沿面闪络电压。目前,暂无关于直流GIS的国际、国内标准,缺乏系统、全面的试验指导,开展长期带电试验考核可有效验证直流GIS的可靠性、稳定性。本文围绕长期带电试验方案及试验样机展开研究,基于多物理场耦合仿真结果,提出长期带电试验方案,并设计样机形态。

空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障分析

气体绝缘金属封闭开关设备是变电站中的重要电气设备,在持续运行过程中承受过电压冲击。对空载变压器合闸产生的谐振过电压进行理论分析,并结合实例对空载变压器合闸引起气体绝缘金属封闭开关设备故障进行分析,进而提出解决方案。

气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂的分析

绝缘子是气体绝缘金属封闭开关设备非常重要的部件之一,其作用主要是隔离气室、隔离电气以及支撑机械。而绝缘子开裂则是最常见的一种绝缘子故障类型,在特高压、超高压电力系统中会导致大面积停电,对社会造成比较严重的影响。本文首先简单介绍了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子,并选取典型案例分析了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂情况,利用检测试验,分析了气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子发生开裂的具体原因, 深入探讨,提出了应对气体绝缘金属封闭开关设备中绝缘子开裂的有效对策,希望能对此问题进行有效改善。

12 kV/4000 A环保气体绝缘开关设备散热结构设计

由于环保气体绝缘开关设备是完全密封的,其散热工况极差,针对12 kV/4 000 A环保气体绝缘开关设备研发中的热传递与散热问题,开发了一种组装式断路器。对断路器的内部结构设计进行了优化,增大有效的散热面积,同时优化风道与风机布局来进一步扩大散热面积,强化外部热对流交换。试验结果表明,温升值完全控制在标准要求的范围内,开发的12 kV/4 000 A环保气体绝缘开关设备满足温升标准,确保了开关柜运行的可靠性。

气体绝缘金属封闭开关设备故障分析与对策

气体绝缘金属封闭开关设备的需求量最近几年表现出明显的增加趋势,进而也在一定程度上降低了组合电器的质量,在气体绝缘金属封闭开关设备运行的过程中常常发生各种故障,各种安全隐患问题也开始逐渐暴露。本次研究主要分析了气体绝缘金属封闭开关设备的常见典型故障,并详细分析了发生故障的具体原因,并制定了有关的防范对策,希望能提升气体绝缘金属封闭开关设备运行的安全性及稳定性,以便能更好为电力系统和电气设备服务。

XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备抗震性能研究

轨道交通供电系统在山地尤其高海拔地区建设条件相对恶劣,对供电系统设备的抗震性能的要求也不断提升。以XGN-40.5 kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)为研究对象,采用有限元分析软件,建立三维有限元计算模型,在自重载荷条件下对其进行静力分析、模态分析和地震作用下的反应谱分析。计算结果表明:该GIS开关设备具有较好的抗震性能,在0.5g地震激励下的抗震性能满足规范要求。