栅片式直流接触器开断电弧过程中的重击穿现象及成因研究

为了探究直流接触器产品开断过程中电弧重击穿的物理机理,在考虑非均匀磁场分布的情况下建立磁流体动力学(MHD)模型,发现不同铜蒸气浓度下的2种电弧重击穿现象,即栅片间电弧重击穿和触头间电弧重击穿。触头间电弧重击穿会显著增加电弧燃弧时间,在实际应用中应尽量避免。电弧重击穿现象的发生与灭弧室内的气流漩涡和动静触头间的气体流速差有关。研究结果可为直流接触器灭弧室的设计提供理论指导和定量数据参考。

换流站500kV断路器重击穿故障原因分析

介绍了一起换流站500kV交流滤波器断路器分闸时重击穿故障,通过解体检查、化学分析、电场仿真等手段进行原因分析,可知断口内固体微粒引起电场畸变,造成重击穿。

高压并联电容器投切开关重击穿抑制技术

在电网运行过程中,高压并联电容器进行开关投切时存在较高的重击穿风险。一旦发生重击穿现象,高压线路中的电压与电流上浮过大,形成较高的合闸涌流或是合闸过电压,进而导致电气设备的损坏,甚至是牵连到电力系统的运行安全。该文首先对高压并联电容器投切开关重击穿产生的原因进行分析,然后针对电容器投切开关重击穿产生的原因,提出安装预充电装置与涌流抑制器的抑制解决方案,并通过关键电力参数的优化设计,在电容器合闸之前利用预充电装置或是涌流抑制器,以此消减合闸电流,抑制分闸过电压,实现对重击穿的防治。

直流电弧运动过程中重击穿现象及机理研究

研究了桥式双断点触头在不同电压下分断直流阻性回路电弧运动过程中重击穿的特性参数。采用高速摄像机拍摄了电弧及重击穿图像。利用光谱仪测量了电弧运动过程中弧柱所经过区域的平均温度。研究了电压与重击穿发生的关系。基于一组漂移扩散方程耦合电场泊松方程,建立了小间隙（2 mm）中考虑电弧运动期间弧柱所经过区域残留金属蒸气的直流（电压等级200~500 V）重击穿放电形成过程的微观数学模型。通过仿真结果得到了重击穿的形成过程及微观参数,同时分析了弧柱所经过区域的初始温度和电压对重击穿放电形成过程的影响。很好地解释了重击穿形成过程中鞘层、弧前预击穿导电通道的形成机理。

低压断路器中空气电弧重击穿现象的仿真与实验研究

低压断路器用于接通和分断电路中的电流。当故障电流产生时,动触头和静触头打开,在触头间产生电弧,随后在电磁场和气流场的作用下向灭弧栅片运动。在运动过程中会出现电弧的停滞和后退的重击穿现象,严重降低了断路器的开断性能。该文以磁流体动力学(MHD)为基础建立了三维空气电弧等离子体在外部磁场作用下运动的数学模型,此模型可以预测电弧的重击穿现象,并发现当灭弧室的出口面积为60%时,电弧在3mT磁场的作用下运动时出现了重击穿现象,而当磁场增大到5mT时重击穿现象消失。此外,还发现当磁场为10mT时,在出口面积分别为20%、60%和100%3种情况下电弧均可以顺利到达栅片,在运动的过程中没有电弧重击穿现象的发生。

投切电容器组产生重击穿及NSDD过电压对电容器影响分析

针对真空断路器投切电容器组时发生的重击穿与NSDD所产生的过电压问题,通过对投切电容器组发生重击穿与NSDD典型波形分析,同时5年来真空断路器在投切电容器组的型式试验和老炼试验中发生的重击穿与NSDD次数统计,在中性点不接地系统中,NSDD发生次数远大于重击穿次数,发生重击穿与NSDD在电容器极间与真空断路器断口所产生的过电压基本是没有差异的。因此对NSDD的所产生对电容器的危害是不能忽略的。

10kV真空断路器弧后延时重击穿过电压及其对电容器绝缘影响的研究

结合国内真空断路器老炼技术和并联电容器补偿装置的运行经验,并通过开断并联电容器补偿装置时真空断路器弧后延时重击穿现象所引起的过电压发展过程的网络计算和概率分析,认为真空断路器良好的高频灭弧性能对过电压有强烈的抑制效应,采用单相法或三相法老炼合格的断路器开断并补时不会造成电容器绝缘的损害。

容性电流开合试验中非保持破坏性放电与重击穿现象的评估

非保持破坏性放电(NSDD)是真空断路器在开断故障电流后发生的电压跌落,不会导致工频电流恢复。与NSDD不同,重击穿时触头间非剩余电流的重现会导致断路器开断失败。在某些型式试验中,NSDD与重击穿现象并不容易区分,相关标准也未给出明确判据,为了能让实验室给出正确的试验结论,文中分别对单相电容器组关合回路与中性点非有效接地系统三相容性电流开合试验替代回路的电击穿过程进行计算,并分析了真空断路器的开断过程,最终分别给出了中性点有效接地系统与中性点非有效接地系统三相容性电流开合试验回路中,评估NSDD和重击穿的方法以及典型示例。通过对国内外标准中有关NSDD观点的演变进行深入分析,更加准确地解读了导则中对NSDD的解释,是对相关标准及导则的完善补充。

真空断路器弧后延时重击穿现象

真空断路器弧后延时重击穿现象关系到它的运行可靠性和可能引起危险的过电压,本文引用最近国外的研究结果探讨产生此现象的机理和应采取的对策。

真空断路器投切电容器组早期重击穿率的研究

从触头材料、真空度、加工工艺和机构动作等因素分析了 35 k V真空断路器开合电容器组早期重击穿率高的原因。反复试验和针对性的技术改进 。

不同工况下交流滤波器小组断路器单相重击穿的过电压研究

直流输电工程中,交流滤波器小组断路器处于交直流混合工况,有一定的概率发生单相重击穿故障。基于考核小组内其他元件绝缘水平的考虑,选取了一条在运的直流输电线路,按照实际的各主设备参数搭建了仿真模型;再依照运行规程设置了2种代表性的工况,模拟断路器发生单相单次重击穿时,交流滤波器小组内各元件两端电压与高压端对地电压的过电压水平;并与各元件的操作冲击绝缘水平进行对比,为交流滤波器小组的设计、运行、维护等提供参考和指导。

高压真空断路器弧后延时重击穿现象分析

真空断路弧后延时重击穿现象可能引起危险的过电压,破坏断路器的稳定运行。通过大量的实验观察,研究探讨了产生此现象的机理,并提出了解决问题应采取的对策。

多物理因素影响下氢气介质直流电弧重击穿现象仿真与试验研究

在不同磁场、开距、电流、灭弧介质多物理因素影响下对直流电弧进行开断试验,得到了氢气介质电弧燃弧时间短、扰动大、发生重击穿概率高的结果。基于MHD理论,采用有限元法仿真触头间隙中氢气介质电弧发生重击穿的动态过程,得到了电弧的动态时空分布,分析重击穿过程温度和磁场对电弧运动的影响,从理论上解释了氢气介质电弧重击穿现象产生的变化过程。最后,提出氢氮混合介质改善重击穿现象的方法,试验得到H_2∶N_2为3∶2时,电弧重击穿概率最低,灭弧效果最好。

并联电容器分闸重击穿操作过电压研究

从理论上推导了无功补偿电容器分闸时的电容电压变化规律,分析了并联电容器分闸时产生过电压的原因,并以三门峡原电变电站实际系统为基础建立模型,运用电磁暂态仿真软件(EMTP)对电容器过电压进行了仿真分析,并给出了重击穿过电压的变化规律。

一种限制重击穿过电压的复合方法

真空开关在开断并联电容器组时可能产生重击穿过电压 ,对设备绝缘造成严重威胁。分析了RC装置原理及其参数的确定方法 ,提出使用RC装置和MOA复合方法来限制重击穿过电压 ;最后 ,应用电磁暂态计算程序对过电压过程和保护效果进行仿真。仿真结果表明 ,该方法能够将过电压限制在一定范围内 。

500 kV ACF断路器C2级背对背电容器组开合试验重击穿故障及其原因分析

文中对ACF断路器C2级背对背电容器组开合试验重击穿事故进行逐级分析,通过分析故障波形和外闪发展路径全过程,对关键部件开展检测,同时结合解体情况和电场仿真,分析了在试验参数高于国家标准的严苛工况下进行容性开合试验时重击穿发生的原因。分析结果表明,造成3次重击穿的主要原因有:11/2极关合试验导致断口烧蚀不均;2多次开合机械磨损产生的金属碎屑会在开断间隙较小时引起内绝缘下降;3均压电容内部损伤导致分压不均。最后,针对ACF断路器C2级容性开合试验提出了产品改进和试验步骤优化设计方案。

基于PSCAD的断路器开断电容器重击穿现象暂态仿真

开断并联电容器组时,由于断路器动、静触头间隙重击穿将引发严重的操作过电压,降低电气设备绝缘水平,影响电网稳定运行。为此,本文分析了开断单相电容器和三相电容器产生过电压的机理,在PSCAD软件中搭建了考虑绝缘介质强度暂态恢复特性的断路器分闸暂态模型,仿真了断路器发生多次重击穿时,断路器电流电压以及电容器极间电压特性。仿真结果与理论分析基本一致,证明了暂态模型的正确性。

真空开关的触头振动与重击穿现象

莫尔光栅传感器可以实现在带电试验时测真空开关的触头运动特性,实测发现真空开关在实际开断过程中存在相当大的弹跳,触头的开距在稳定值的2/3至3/2之间变动。试验表明,反弹到最小开距的阶段是重击穿出现的频率高的阶段。

合闸涌流对真空断路器重击穿特性的影响

真空开断技术已广泛应用于电力系统,但真空断路器在电容器组应用中仍存在问题,无法满足其投切要求,原因在于合闸涌流会破坏真空断路器绝缘性能。本文进行了在容性电流投切过程中合闸涌流影响真空灭弧室重击穿特性的试验研究。试验过程中分别对7.2kV和40.5kV等级真空断路器进行了电容器组投切试验。试验结果表明合闸涌流会直接影响触头表面状态,进而影响重击穿现象。当涌流幅值从0上升到5kA,7.2kV等级真空灭弧室重击穿概率会从5%上升到30%;当涌流幅值从4kA上升到5kA,40.5kV等级真空灭弧室重击穿概率会从3%上升到20%;此外,合闸涌流也会影响重击穿发生时间,随合闸涌流幅值上升,重击穿发生时间显著提前。

真空断路器投切电容器组的试验过程分析及降低重击穿的措施

真空断路器投切电容器组的过程中很容易发生重击穿,从而给电容器组及电力系统中其他设备造成风险。结合电容器组开合试验分析了真空断路器投切电容器组的过程以及影响重击穿的几个因素。通过对比试验前后机械特性参数的变化以及试验后真空灭弧室触头表面烧损情况研究分析,提出了几点在真空断路器投切电容器组的过程中降低重击穿的措施。