配电网间歇性重燃电弧模型的建立与断续弧光接地故障特征分析研究

电弧间歇性重燃是配电网单相接地故障最显著的特征。现有的电弧模型甚少考虑电弧间歇性重燃特性,导致无法精确描述断续弧光接地特征,进而影响继电保护动作。为此,论文提出一种间歇性重燃电弧模型的建立方法,并在此基础上对断续弧光接地故障特征进行了分析。弧道阻抗的随机变化是电弧间歇性重燃的重要标志,故论文重点围绕弧道阻抗变化的随机性和重燃时间间隔的随机性开展间歇性重燃电弧模型的研究。黑盒电弧模型中,Cassie-Mayr联合模型能完整的描述电弧电流从大电流到小电流的变化过程,但存在从大电流变化为小电流的判据模糊,转换过程突变的问题。为此,论文通过引入连续过渡函数解决上述问题。同时,为描述弧道电阻的变化特性,利用Fermi函数对联合模型中Mayr模型和Cassie模型进行权重分配。以改进的Cassie-Mayr单次燃弧模型为基础,根据工频熄弧理论,通过设置燃弧时间长短表征间歇性重燃的随机性,从而建立了间歇性重燃电弧模型。利用该模型,对典型10kV配电网单辐射型网架结构的接地故障进行模拟仿真,采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)和小波包分析提取了不同条件下故障电压、电流、高次谐波、零序分量以及频率分布等故障特征。研究结果表明:改进后Cassie-Mayr联合模型不但解决了电弧电流从大电流到小电流的转换突变问题,且不同模型权重占比的分配更能准确地表征实际燃弧弧道阻抗变化的随机性;通过设置电弧燃弧时间长短,准确地描述间歇性重燃的随机性;电弧断续时刻为非整数周期下的过电压、过电流幅值高于整数周期;电缆线路增大了故障线路电流,过电流可达3.81~7.20pu,不利于熄弧;大电流系统故障相零序电流主频在0~400Hz,小电流系统故障相零序电流主频在1200~1600Hz。

基于串联非线性电阻组合开关的补偿电容器组投切重燃过电压研究

文中旨在研究电力系统中切除并联无功补偿电容器组时出现的过电压问题。通过ATP-EMTP软件,搭建了投切电容器组模型,仿真了普通开关和串联电阻开关在多种工况下的过电压水平。为解决串联电阻开关在限制两次两相重燃时效果不佳的困扰,提出了采用串联非线性电阻组合开关的解决方案,并对比了3种方案在限制过电压方面的效果。仿真结果表明,串联非线性电阻组合开关在两次两相重燃工况下表现出卓越的限制效果,能够有效地抑制过电压并保护电容器组绝缘。该组合开关可以作为电力系统中并联电容器组无功补偿系统设计的参考。

40.5 kV真空断路器分闸并联电抗器重燃过电压及抑制方法

40.5 kV真空断路器分闸并联电抗器时,极易出现截流和电弧复燃,由此产生的重燃过电压会危害系统设备绝缘,危及电网安全稳定运行。为分析重燃过电压的特性及危害,文中考虑分闸过程中真空断路器触头之间的燃弧特性,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC构建了准确的真空断路器的三相分闸重燃模型及开断并联电抗器的220 kV变电站系统仿真模型,分析了真空断路器分闸初相角和介质绝缘恢复速度对重燃过电压的影响。文中提出了避雷器和阻容吸收器、以及避雷器和铁氧体磁环两种过电压协同防护方案,与避雷器、阻容吸收器和铁氧体磁环单独使用时对重燃过电压的抑制效果进行了对比,并分析了不同安装位置下的抑制效果,验证了文中所提出的避雷器和阻容吸收器以及避雷器和铁氧体磁环两种协同防护重燃过电压方案的有效性。文中的研究成果为并联电抗器的投切和抑制方面的实际应用提供了理论支撑。

重燃多级轴流压气机级间引气方式对流场影响的数值研究

本文以某重型燃气轮机多级轴流压气机的3.5级作为研究对象,对源项及周向槽引气方式下的压气机性能和局部流场进行了数值研究。结果表明:两种引气方式计算得到的主流性能参数在大部分工况下都具有较好的一致性,级数越多两者计算结果的误差越小;两种引气方式对70%叶高以上主流流场的预测偏差较大,相对而言,周向槽引气的预测结果更合理;大部分工况下,主流流场参数对引气角度并不敏感,引气对主流的影响只存在于下游,难以向上游传递。

10kV系统中切除并联电容器时的重燃过电压研究

电力系统中使用真空断路器切除无功补偿用并联电容器时,容易产生重燃过电压,严重影响并联电容的安全运行。笔者对10kV系统中切除并联电容器时所产生的重燃过电压进行了模拟计算,着重分析了影响重燃过电压大小的因素,并研究了利用MOA对并联电容器进行过电压保护的效果。

基于分段电弧模型的多次重燃弧VFTO计算与分析

精确的隔离开关电弧模型对变电站特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)的仿真有着关键性的作用。文中对开关电弧的电阻模型进行了优化,建立了电弧的分段模型。同时,笔者从间隙击穿,高频电弧熄弧对电弧重击穿的影响等方面进行了讨论,并以此为判据,建立了可以反映VFTO多次重燃过程的计算流程。根据实际测试线路,在ATP仿真软件中搭建了仿真电路并进行了暂态仿真。仿真结果表明,相对于单次燃弧的传统电弧模型,基于分段电阻的多次重燃弧模型可以更好地模拟实际开关特性。在此基础之上,文中对重燃弧过程中各个关键位置的VFTO波形以及流过隔离开关的电流波形进行了计算与分析。

126kV 3断口真空断路器的重燃特性

为分析126kV 3断口真空断路器(VCB)的重燃特性,建立了包含重燃判据的126kV 3断口真空断路器的暂态等值模型。仿真得到了承担瞬态恢复电压(TRV)较高的1个断口发生重燃时的电流波形,为实现重燃电流尽早过零熄灭,在均压电容支路串联一阻尼电阻,结果表明:阻尼电阻取为振荡与非振荡衰减临界值时效果最佳;仿真分析了有无均压电容时,非重燃和重燃断口分别出现的过高TRV和工频恢复电压(PFRV),为保证断路器可靠开断及保护重燃断口外绝缘,在各断口并联金属氧化物避雷器(MOA)来限制过电压,结果表明:在1000pF均压电容上并联参考电压约为50kV的MOA时限压效果较好,且能满足热稳定要求。研究成果可为126kV 3断口真空断路器合理选取动态均压措施提供一定的依据。

隔离开关切合容性小电流试验中的重燃过电压研究

在隔离开关切合容性小电流试验中,回路中可能会由于隔离开关的多次重燃而产生特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),这对试验回路中的设备和元件,尤其是试验变压器绕组绝缘构成了很大的威胁。笔者利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件计算了隔离开关进行分闸操作时在试验变压器端部出现的VFTO,分析了影响重燃过电压大小的因素,并研究了利用在试验变压器输出端加装保护间隙时的保护效果。仿真结果表明,分闸时重燃过电压与发生重燃的时间有关,与燃弧时间无关,弧道电阻对VFTO也有一定的抑制作用。采用在试验变压器输出端加装保护间隙的方法,可明显降低试验变压器端部过电压值,达到保护试验变压器的目的。

并联电容器组分闸重燃过电压仿真

并联电容器广泛应用于电网的无功补偿,但由于频繁操作并联电容器导致的操作过电压会损坏绝缘设备,影响电网运行可靠性。并联电容器的操作过电压主要指分闸重燃过电压,合闸时一般不会产生威胁电容器绝缘的过电压。通过分析重燃过电压产生的原因,提出了通过增加一套常闭断路器来模拟开断并联电容器组时重燃过电压的仿真模型。利用所提出的仿真模型计算重燃过电压,并使用氧化锌避雷器限制并联电容器组分闸重燃过电压,仿真结果表明,所提出的模型是正确的。

磁环抑制真空重燃过电压的陡度

试验观测了高频磁环对真空间隙击穿所产生的陡波陡度的影响。试验显示,在导线上套上一串非晶材料磁环能够显著增加线路电感,对减小真空开关重燃过电压的陡度是有效的。

多次重燃弧VFTO的仿真隔离开关模型研究

目前的VFTO仿真用隔离开关数学模型过于简单,不能反映开关动作全过程的波形。本文在对1100kVGIS隔离开关分合小电容电流实验的基础上,初步建立了可以反映多次重燃弧过程的隔离开关模型,并从间隙击穿、高频电弧熄弧判据、弧道电阻模型等方面进行了相关的讨论,得到了与实验负载电容上"台阶"状电压波形相符较好的仿真波形,为后续仿真隔离开关模型研究做好铺垫。

多纵缝灭弧室中电弧重燃过程的分析与模拟

通过对电弧电流零区现象的试验研究，确定了多纵缝陶土灭弧室中电弧重燃过程的特性，提出了描述电弧重燃过程的数学模型，并在不同的开断条件下，对电弧电流零区过程进行了模拟计算。

隔离开关多次重燃的VFTO计算模型

为更准确反映隔离开关操作过程中的特快速暂态过电压(VFTO)的全波形,建立了包含击穿电压、燃弧电阻、断口电容等动态因素模块的特高压GIS隔离开关多次重燃模型,为仿真隔离开关多次重燃下的VFTO提供了研究思路。

10kV并联电容器开关重燃过电压参数统计分析

并联电容器是目前电力系统应用最广泛且经济性最高的无功补偿装置,但其发生重燃时,电容器及开关都会产生较高的对地过电压。通过对10 kV并联电容器重燃时三相电容器的最大对地电压以及非重燃相开关的最大恢复电压进行统计分析,得出了电压的变化规律及范围,可供制造厂参考,以尽可能减小并联电容器开关的重燃概率。

真空断路器操作机构性能对投切电容器组重燃的影响

根据真空断路器投切电容器组的特点,结合目前国内型式试验与老炼试验的现状,分析了真空断路器性能投切电容器组时可能影响重燃的因素,特别是机构的主要技术指标及性能稳定性造成产生重燃的原因,提出了应关注的对策。

110kV补偿装置开关重燃的过电压保护

应用EMTP对切除110kV系统并联滤波器支路而产生的过电压进行了详细的计算和分析。结果表明,采用MOA能达到较好的限压效果。

开断高压电动机时的重燃过电压计算模型

根据开断电动机的重燃过电压理论并结合发电厂厂用电系统的典型电路 ,建立了一个能模拟这种过电压的计算模型 ;该模型使用电磁暂态通用程序 (EMTP)进行计算 。

接触器栅片灭弧室介质恢复强度及重燃过程的分析

交流接触器的电寿命与其过零时期的介质强度恢复过程有密切的关系，测量了几种栅片灭弧室的介质恢复强度，分析了栅片灭弧室介质强度的恢复过程和重燃过程。通过对栅片水平放置和竖直放置灭弧室中电弧运动状况的分析，比较了它们对重燃过程及介质恢复过程的影响。

12kV真空断路器开断并联电抗器电弧重燃三相建模

在一定的系统条件下真空断路器开断10 k V并联电抗器时,触头间隙可能会产生连续的电弧重燃与熄灭现象,形成危险的过电压。为搭建准确的真空开关仿真模型,以复现断路器的分闸重燃基本特性,简单综述了真空开关仿真模型的研究现状,总结出现有研究的不足。为了消除现有仿真模型的不足,在运行电网上对一种型号的12 k V真空断路器开断并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,得到其断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,利用ATPEMTP搭建了真空断路器分闸电弧重燃模块。考虑电缆三相间的寄生参数,在ATP中搭建了真空断路器开断并联电抗器三相仿真模型,并对现场试验进行了仿真计算,仿真结果与试验结果大致相符。

真空断路器投切电容器时的重燃过电压分析及预防措施

介绍真空断路器投切电容器时产生的过电压种类,采用PSCAD/EMTDC软件对真空断路器操作电容器时产生的重燃过电压进行仿真,分析过电压的产生机理,提出预防重燃过电压产生的有效措施,以保证设备的安全和系统的稳定运行。