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。

10 kV真空断路器的使用和维护及故障处理研究

真空断路器是在绝缘技术、气体保护以及灭弧技术基础上发展而来的,其最大的特点就是体积小、自重轻、结构紧凑,并且能够有效降低灭弧过程中的气体压力,从而减少电弧能量的损耗。真空断路器在正常运行时能承受很高的操作电压,且不会出现火花、电弧和爆炸等情况,所以真空断路器具有很高的使用价值。文章对10 kV真空断路器使用和维护过程中出现的问题进行分析与探讨,并提出有效对策。

前清河石门变一起40.5kV断路器故障分析

前清河石门变40.5 kV泰兴出线柜断路器发生灭弧室炸裂故障,经实际勘察现场,走访用户,取得第一手资料.针对40.5 kV泰兴出线开关柜负载电弧炉,查找和分析事故的原因,得出事故结论,提出了解决方案,为泰兴钢厂后续安全供电提供保障,解决后顾之忧.

1.5 kV低频真空断路器开断能力的研究与验证

风能是可再生新能源的重要组成部分,风力发电在全球的建设和应用呈现快速发展趋势。相比陆上风电,海上风电具备风速和风向平稳、单机装机容量大、不占用土地、适合大规模开发等优势,然而随着海上风电深远、大容量化,在远距离情况下,现有的交流工频输电损耗大、电压偏差大,电缆线路电容升压效应明显,此情况影响风电产业的发展,通过采用交流低频输电技术可解决上述中远海大容量风电输电并网问题,而低频输电主要造成断路器开断短路电流时燃弧时间长,降低断路器的开断能力,尤其是空气绝缘型断路器,燃弧时间长将对产品造成严重破坏。对1.5 kV真空断路器在20 Hz频率下对断路器开断能力的影响进行研究,设计了一款工频下分断能力100kA断路器,采用真空灭弧方式,横向磁场触头直径为100mm,通过Slade研究的有关计算公式,计算出在20Hz下断路器开断能力为63kA,再通过试验进行了验证。结果证明,新设计的1.5kV真空断路器实际开断能力可达70kA以上,高于计算的63 kA,为以后真空低频断路器设计提供参考。

10kV真空断路器机械特性及故障诊断方法

故障诊断过程中,针对部分断路器故障不易察觉且难以根据装置显示的参数有效判定的问题,提出10 kV真空断路器机械特性及故障诊断方法。将STC8A8K64D4单片机作为采集装置,借助高速模数转换器,按照1.0 MHz的频率,采集高精度的真空断路器机械信号数据信息,并根据机械状态参数与运行状态参数的关系,计算得到真空断路器的机械特性。在故障诊断阶段,根据机械特性参数的变化情况判断设备是否处于故障状态,并根据机械状态参数与机械特性参数的关系确定故障类型。测试结果表明,设计方法对于不同类型和不同程度的故障诊断十分有效。

基于光控真空断路器模块串联的126kV三断口真空断路器设计与试验

为将真空断路器应用于更高电压等级,多断口真空断路器的研究成为行业内的热点问题。在分析总结此前研究成果的基础上,设计了一种由3个光控真空断路器模块(FCVIM)串联组成的126 k V真空断路器。断路器按照U形方式串联光控真空断路器模块,光控真空断路器模块主要由外绝缘部件、真空灭弧室、均压电容、永磁操动机构及其控制器和操动电源等部分组成,在低电位通过光纤控制技术对工作于高电位的永磁操动机构进行控制。对三断口真空断路器和单断口真空断路器模块分别施加雷电冲击电压,结果显示三断口真空断路器相对单断口真空断路器的击穿电压增益倍数为1.59;在并联不同均压电容和人为制造三断口不同步分断情况下研究三断口真空断路器暂态电压分布特性,发现低分散性操动机构和均压电容的应用可以有效提高其开断能力。三断口真空断路器在额定电压下成功开断40 k A短路电流,在不同试验方式下完成重合闸操作,并已顺利通过挂网试运行。

40．5kV真空断路器运行分析

近年来,40.5kV断路器的故障率较高,如2005年国家电网公司系统40.5kV断路器发生故障146台.次,故障率为0.304(台.次)/(100台.a),是所有电压等级断路器故障率上升最高、最快的,比2004年上升176.3%,其中早期常用型断路器,如户外ZW7、户内ZN12,故障率最高,故障类型又以绝缘故障为主。虽然近年来电力系统设备量增长较快,使故障率有所增长,但设备本身的质量问题也较多,不容忽视。仅就40.5kV电压等级的真空断路器运行中存在的问题进行分析,以便引起同行的关注。

126kV真空断路器永磁摆角电机操动机构的设计与动态特性分析

为提高断路器的可靠性并结合高压开关设备的智能化发展方向,针对126 kV真空断路器设计了一种新型永磁摆角电机驱动操动机构。根据126 kV真空灭弧室的性能要求对该操动机构进行了运动学分析,提出驱动电机的设计参数,采用场-路-运动耦合法对驱动电机的动态性能进行了有限元分析,在此基础上建立了断路器的虚拟样机模型并对其动力学特性进行仿真研究。基于仿真结果制成了永磁摆角电机操动机构样机并与真空断路器进行了联机分合阐操作试验。试验结果表明,永磁摆角电机操动机构能可靠实现126 kV真空断路器的分合闸操作并能满足断路器灭弧室的速度特性要求,验证了操动机构设计的合理性。此外,仿真计算与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的正确性。

126kV真空断路器电机操动机构动态仿真与试验研究

为了简化高压真空断路器操动机构的结构并提高其工作可靠性,笔者对不同转子结构的真空断路器电机操动机构的动态特性进行了研究。建立了126 kV真空断路器操动机构的动态仿真模型,推导了驱动电机主轴侧的等效转动惯量、动态反力以及动触头行程与驱动电机转角的关系。依据上述分析并综合考虑绕组端部效应对电机启动过程的影响,采用场—路—运动耦合法对驱动电机在断路器分、合闸操作过程中的瞬态磁场和动态机械特性参数进行了仿真计算。结合仿真结果制成了永磁驱动电机样机,进行了操动机构与断路器联机试验试验。试验结果表明:电机操动机构能实现断路器的可靠分、合闸操作,平均合闸速度达到2.51 m/s,平均分闸速度达到3.35 m/s,满足断路器的要求。动态性能仿真结果与试验结果基本吻合,验证了仿真分析的有效性。

40．5kV附带TA式断路器问题分析

内附TA断路器是一种将TA与断路器结合于一体的断路器,可以是SF6断路器,也可以是SF6气体绝缘真空断路器,TA布置在断路器上下瓷套之间。内附TA断路器由于无须外设TA,节省了成本,减少了占地面积。针对近年来河北南部电网多次发生内附TA断路器故障,对内附TA式断路器TA的绝缘方式、SF6气体湿度的影响、TA二次线引线管放电原因及引线管材质等问题进行分析,并提出建议。

126kV单断口真空断路器全电压关合试验研究

笔者旨在通过试验研究126kV单断口真空断路器在全电压关合过程中出现的一种新现象．即关合过程中自电压跌落至大电流引入期间，出现预击穿电弧自熄灭、触头间隙多次击穿且电流引入时间呈波动性大现象。采用合成试验方法与直接试验方法分别对126kV真空断路器进行全电压关合试验．OP2（a）和T100（a）。采用合成回路试验方法进行试验时，采用了两种关合装置。试验结果表明：采用合成试验回路进行全电压关合试验时。关合装置的时延远远大于300μs．不能满足IEC62271—100—2008标准对高压合成关合试验的要求，且关合过程中触头间隙发生多次预击穿现象；采用直接试验回路进行全电压关合试验时．触头间隙同样会发生多次预击穿现象，且电流引入时间具有不稳定性（200～800μs），这是高压真空断路器本身特性决定的．

126kV真空断路器过电压仿真和保护技术研究

为保证126 kV单断口真空断路器挂网运行和操作过电压测试的安全,进行了断路器的操作过电压仿真计算和过电压保护研究。首先,确定断路器运行方式和建模数据;然后,EMTP建模仿真计算切合变压器和空载线路的操作过电压,并与变压器操作过电压的实际测试结果对比分析;最后,根据仿真计算提出过电压保护方案。结果表明,126 kV真空断路器的操作过电压较高,切空载变压器的过电压值低,不需要采取过电压保护措施,切负载变压器的过电压程度较高,应采取过电压保护措施,与现场测试结果一致;空载线路中由于110 kV母线安装有避雷器保护,过电压损坏架空线路程度低;金属氧化物避雷器可有效限制126 kV真空断路器的操作过电压。

10kV高压开关柜的故障在线检测方法

为提高１０ｋＶ高压开关柜的可靠性，提出了母线连接处温度、动作时间、弹簧储能时间与真空灭弧室等真空度测量方法。

126kV真空断路器在油田电网试运行研究

为减少上一代SF_6断路器产生的大气温室效应,应用并推广更具环保性和经济性的ZW59-126/T2000-40型户外高压真空断路器,在某油田电网对其挂网试运行。针对油田电网的特殊性设计了接入方案,即在变电站内增设1台126 k V真空断路器,与原SF6断路器串联运行。在试运行期间对其电流和真空度进行监测和检测,测试结果均满足相关标准要求,单台126 k V真空断路器减少SF_6气体的减排量化效益达25 200元。该断路器适应我国最恶劣自然环境下的工况,本次试运行为断路器产品的性能优化提供了数据资料,为今后高压真空断路器的推广和应用提供了理论基础。

126kV高压真空断路器永磁操作机构及其小型化研究

126kV高压断路器在我国变电站和电厂建设中广泛应用,随着高电压等级的真空开断技术以及长行程永磁操作机构的不断发展,126kV高压永磁真空断路器研究与分析也越来越受到关注。针对一种新型126kV高压永磁真空断路器,提出了3种长行程永磁操作机构的设计方案,并经过试制样机验证,充分证明了设计方向的正确性。3种长行程永磁操作机构的设计重点突出了永磁操作机构小型化的研究,在不断优化永磁操作机构特性以及确保永磁操作机构可靠性的同时,可大大降低永磁操作机构的生产成本,方便高电压等级长行程永磁操作机构的装配,给126kV高压永磁真空断路器的工程应用打下基础。

363 kV多断口快速真空断路器电场仿真分析

针对真空开关在363kV电压等级电网中的应用问题,提出了一种新型具有串并联结构的多断口快速真空断路器。根据单台断路器的实际设计尺寸建立了多重介质三维电场计算模型,采用有限元计算得到了整机的电场分布。对整机的均压环、绝缘子、灭弧室和均压电容的绝缘强度进行了分析。计算结果表明:在额定电压下,均压环表面电场最大值为1.23kV/mm,绝缘子表面电场最大值为0.48kV/mm,灭弧室内外、均压电容以及其他部件的表面电场均小于0.4kV/mm。整机电场均处于控制范围内,计算结果可以为样机的优化和生产提供参考。

气体绝缘363kV快速真空断路器电场分析

具有快速开断能力的真空断路器能够在极短时间内开断短路电流,有利于减小短路电流对电网设备的冲击,但目前单断口的真空断路器难以直接应用于高电压等级电网。提出了一种全新的SF6气体绝缘的363kV真空断路器,采用40.5kV真空灭弧室的串并联结构,采用基于涡流驱动原理的操动机构实现短路电流的快速开断。对于高电压等级真空断路器,需要重点研究断路器内部的电场分布问题。基于总体设计结构的对称性对断路器单个单元和端部单元进行了简化,然后建立了对应的断路器三维多重介质有限元计算模型,分析了导电杆、灭弧室、接线端子等关键部件的电场强度。计算结果表明:电场严重集中于上下接线端子、转接法兰的圆角处。雷电冲击电压下,接线端子圆角和转接法兰圆角最大值分别为28.5kV/mm和22.9kV/mm,导电杆的表面最大电场为13.4kV/mm,真空灭弧室内外及其他部件均处于控制范围内。对接线端子的圆角半径进行了优化设计,确定其圆角半径为12mm,为样机的生产提供了参考。

126kV真空断路器操作过电压测试

文中介绍了126 kV单断口真空断路器的操作过电压现场测试结果。首先,确定断路器应用场所并设计了过电压测试方案;然后,测试真空断路器和SF6断路器切合变压器的操作过电压并进行对比;最后,测试真空断路器切合空载线路操作过电压。通过测试,真空断路器和SF6断路器切合变压器的操作过电压水平基本接近,切合空载变压器时无过电压,而带载变压器操作过电压可达1.46倍;真空断路器切合空载变压器的过电压分别可达1.34倍和1.25倍。

10kV开关柜的真空断路器神经网络健康诊断策略的研究

为了解决10 kV开关柜的真空断路器的维修不足和维修盲目等问题,在对真空断路器故障类型及征兆分析的基础上,提出了一种基于RBF神经网络的10 kV开关柜的真空断路器健康诊断策略。该策略通过传感器提取到真空断路器的特征参数,得到反映真空断路器健康状况的特征量,并以这些特征量作为RBF网络的输入,对真空断路器进行健康诊断,以达到提前预防的目的。Matlab仿真结果证明了该策略的有效性。

10 kV大电流接地系统真空断路器切除空配变的操作过电压暂态特性

真空断路器切除空载变压器是其运行操作中产生操作过电压最严重的情况之一。本文针对10 kV大电流接地系统真空断路器切除空载配电变压器所产生的操作过电压暂态特性进行了分析研究。首先通过建立该情况下的单相等值分析电路推导出空载变压器被开断后所产生的最高截流过电压的具体表达式;然后基于ATP仿真软件建立相应仿真模型,并通过在特定情况下计算结果与仿真结果的一致性验证所建立模型的正确性;最后对该系统中三种不同情况下所产生的相应操作过电压暂态特性进行研究。研究结果表明:不论空载变压器在何时被同期分断,其低压侧最高过电压倍数均略高于其高压侧;就单独一相而言,当断路器该相电流变化斜率为负而截流值为正值(包括零值)时,变压器高低压侧操作过电压数值均在其负峰值处达到最大值,反之亦然;真空断路器三相不同期分闸会对系统安全稳定运行产生更加严重的不利影响;相较于开断Yyn0型变压器,开断Ynyn0型变压器时其首开相与系统中性点处所要承受的电压水平更低。以上研究结论均可为实际工程应用提供理论依据。