投切并联电容器时真空断路器连续重燃事故的机理分析

并联电容器作为无功补偿装置,要随电力系统的无功负载变化进行频繁投切。由于用于投切的真空断路器重燃率较高,切除并联电容器时容易发生重击穿故障。文中针对西北某330 kV变电站低压侧采用真空断路器切除35 kV电容器时,两相电容器分别发生鼓包喷油的严重事故展开研究。通过现场检查、过电压理论分析及电磁暂态仿真分析等手段,分析获得了故障产生的原因。仿真波形与事故录波波形完好吻合,验证了所提出事故发生过程的准确性,并证明了真空断路器连续重燃是电容器故障的根本原因。最后,提出改善措施以降低真空断路器发生重击穿的概率,以避免切除并联电容器时重击穿事故的发生。

35kV真空断路器开断并联电容器过电压分析

针对一起35 kV真空断路器开断并联电容器故障实例,利用EMTP-ATP软件搭建仿真模型,模拟真空断路器开断并联电容器出现过电压的情况,分析比较避雷器与阻容过电压保护器对重燃过电压的抑制效果,同时根据网内并联电容器实际运行情况提出相应的技术建议,为真空断路器开断并联电容器过电压相关问题提供一定参考。

基于冲击发电机系统的中压断路器背对背电容器组开合试验技术

背对背电容器组开合试验用于考核断路器开合电容器组的重击穿概率,是重要的型式试验项目。针对关合涌流峰值I_(bi)和涌流频率f_(bi)在试验过程中难以准确调控,文中在分析国家标准对试验回路要求的基础上,提出以冲击发电机为试验电源的背对背电容器组三相开合试验回路,应用等效电路推导了涌流峰值I_(bi)和涌流频率f_(bi)的一般计算公式,并得出在试验电压12 kV,关合涌流峰值20 kA,开断电流分别为400 A和800 A时,线路长度l和电容值CS、涌流频率f_(bi)之间的量化关系,结果表明线路长度l与电容值C_(S)呈正相关,与涌流频率f_(bi)呈负相关。最后,应用3200 MVA冲击发电机试验系统,配置电源回路和负载回路的三相电容器组,进行了额定电压12 kV断路器背对背电容器组开合试验,关合涌流峰值I_(bi)和涌流频率f_(bi)均满足标准要求,验证了文中计算方法和试验回路的正确性和有效性。

基于电容限流的混合式高压断路器拓扑研究

随着电能传输容量越来越大、传输距离越来越远,高压、超高压直流输电网的“弱阻尼,低惯量”愈发严重。高压直流断路器已成为高压、超高压直流电网的关键器件之一。本研究提出的一种利用电解电容进行限流的混合式高压直流断路器,具备良好的故障电流开断能力,并能够抑制故障电流的快速上升,减少全控开关IGBT数量。首先,介绍基于电解电容进行限流的断路器的电路结构;然后,阐述其阻断故障电流的原理;最后,在仿真平台PSCAD上搭建了仿真模型。仿真结果表明:该断路器能够快速阻断故障电流,抑制电弧。

宁夏电网35kV电容器组关合涌流计算与仿真分析

随着宁夏电网新型电力系统建设的不断推进,新能源及新型用能负荷的特性对无功补偿需求更加迫切,而作为变电站无功补偿中最经济的并联电容组因投切用真空断路器及SF_6断路器受高频涌流影响,难以满足频繁投切要求,一定程度制约了供电电压质量提升。从宁夏电网35 kV电容器组配置特点出发,分析变电站通用典型设计后对电容器关合涌流的影响,开展关合涌流简化计算方法及仿真分析研究。实例计算及仿真结果表明,在单个电容器组及背靠背电容器组关合两种方式下,采用简化计算涌流峰值及仿真计算方式偏差分别在10%及20%以内,简化计算方法及仿真模型可为电容器投切开关选型和涌流影响下设备健康评估提供依据。

一种改进型限流式直流断路器拓扑

针对目前已有混合式直流断路器拓扑中存在的成本高、故障工况下电流过大的问题,本文基于传统直流断路器拓扑提出一种改进型限流式直流断路器拓扑结构。该拓扑的限流支路在故障发生后接入电路,可有效限制故障电流上升;转移支路由晶闸管和IGBT串联组成,减小IGBT使用数量;采用预充电电容给晶闸管提供反压使其关断,并提出一种电容预充电方案。首先分析所提拓扑的工作原理,然后对其进行参数设计,最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,与传统断路器拓扑进行对比,验证所提拓扑的可靠性和经济性。

一种基于电容可控振荡换流的新型直流断路器

直流输配电网在远距离大容量电能传输、大规模新能源并网和源–网–荷协调控制等领域发挥重要作用。直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)作为直流系统实现故障隔离的核心装备,目前还面临开断能力受限、成本高昂等问题,制约其在直流输配电系统中的广泛应用。该文首先提出一种新型电容可控振荡换流原理与拓扑电路,其通过激发电容振荡升压以实现振荡电流的快速提升,从而实现电流的转移与开断;然后对电容振荡换流机理进行数学分析,阐述所提直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)拓扑构成与基本原理,并给出核心参数理论设计约束边界。最后,仿真分析20k V/3ms/15k A DCCB技术性能,论证所提拓扑的可行性与技术特点。研究结果表明,所提拓扑损耗低,可快速实现双向短路电流开断,与混合式DCCB相比,所提拓扑全控器件使用数量少、应力小,整体技术经济性能优异,具备良好的应用前景。

无功补偿技术在电力自动化中的应用

阐述可控饱和电抗器、真空断路器投切电容器、固定滤波器是电力系统的智能无功补偿技术,分析该技术在电力自动化中的应用现状和优化方法,提出创新应用的思路。

真空断路器投切电容器的研究现状

本文概述了真空断路器投切电容器组的研究现状,包括断路器投切电容器的事故案例,投切时过电压和重燃产生的原因,以及应该采取的措施,同时介绍了真空断路器投切电容器组的同步分合闸(选相投切)技术,选相投切的精度和影响精度的因数,最后对全文进行了总结,提出了选相投切技术的优越性,为下一步深入研究真空断路器选相投切技术提供参考。

地铁车辆辅助电源系统故障分析及对策

针对地铁车辆辅助电源系统单台充电机模块接地短路,导致整车2台辅助逆变器停止工作的故障,从辅助电源系统的工作原理和控制逻辑分析原因,提出充电机断路器换型、软件优化等措施,解决故障隐患,保障列车安全稳定运行。

低压开关柜配套元件的选型

介绍了低压开关柜配套元件刀开关、低压断路器、交流接触器、电动机保护器、变频器和电容器的选型注意事项。

电弧放电对G-R阻尼装置参数设计的影响

阻尼电阻值设计是G-R阻尼装置抑制投切电容器过电压的关键,为获得最佳抑制效果,需对影响阻尼电阻值的因素开展研究,其中,真空断路器投切电容器过程中产生的电弧放电是重要影响因素。为此,建立电弧放电条件下阻尼装置投入运行时的等效电路,并讨论电弧放电对投切电容器过电压的影响。以Mayr电弧模型作为单次放电模型,建立电弧重燃模型,分析单相、两相及三相多次重燃条件下的投切电容器过电压的特征。在此基础上,分析电弧放电对最佳阻尼电阻值设计的影响。研究结果表明:电弧放电并不能改变过电压先随阻尼电阻的增大而减小、后随阻尼电阻的增大而增大的变化规律;在电弧重燃条件下最佳阻尼电阻值比未考虑电弧放电时减小了大约5Ω,从G-R装置设计角度来看电阻减小可在一定程度上减少G-R装置的体积和成本,减小量约为10%。

电容换流型直流断路器及其在直流电网的应用

直流断路器技术是直流电网发展的技术瓶颈。现有的混合型高压直流断路器存在成本高的缺陷,现有的机械式直流断路器开断速度慢、可靠性低。为解决上述弊端,提出一种电容换流型高压直流断路器及其改进型拓扑,分析了其工作原理,研究了该直流断路器的内部元器件参数设计要求。通过改进辅助支路和主支路的拓扑接线,该文提出的直流断路器可大大降低硬件成本。在PSCAD/EMTDC仿真平台中分别搭建了单端仿真模型和四端直流电网仿真模型,仿真验证了所设计直流断路器的技术可行性。

特高压输电工程中选相断路器开合电容器组特性分析

变电站中开合电容器组用断路器需多次操作容性电流,运行条件较严苛,1 000 kV淮南—上海特高压交流输电示范工程的安吉变电站采用选相断路器开合电容器组确保设备可靠性。结合系统接线方式和断路器操作特性,提出了断路器开合电容器组的选相控制策略。对特高压输电工程中断路器在不同工况下开合电容器组的运行特性进行了仿真计算,开展了选相断路器开合电容器组的选相功能现场测试,计算分析了断路器的关合相位和开断燃弧时间。试验结果表明断路器的选相性能工作正常,满足工程运行需求,采用选相控制技术可有效提高断路器开合电容器组的电气使用寿命。

多断口真空断路器均压电容研究综述

由于杂散电容的影响,多断口真空断路器的电压分布是不均匀的,但是目前尚无针对多断口真空断路器的均压电容选择方法。笔者对多断口真空断路器均压电容的研究现状进行了综述,总结了均压电容对提高多断口真空断路器开断能力的积极作用和可能带来的负面效应,并对积极作用以及负面效应的产生机理进行了分析。指出了现有研究的局限性,并进行了初步的分析。在此基础上,提出了多断口真空断路器均压电容的研究建议,可为多断口真空断路器均压电容的深入研究提供参考。

快速暂态过电压对断路器中并联电容的影响

某550kVGIS中由于隔离开关操作故障,引起了断路器并联电容器爆炸。为找出该事故的原因,利用Fortran语言和MATLAB软件详细计算该电站GIS内部的快速暂态过电压(VFTO),分析了VFTO对断路器中并联电容的危害,并讨论了断路器中合闸电阻对VFTO的影响。结果表明,VFTO在双断口断路器的两个并联电容上的幅值有差异,并且在隔离开关操作过程中,并联电容上受到了热击穿的威胁,这也是造成此次事故的主要原因。同时研究结果还表明断路器中的合闸电阻可以抑制VFTO的幅值,缩小VFTO的频率范围。

一种新型电容缓冲式混合高压直流断路器的设计与仿真

研发能够快速开断大电流,可靠性和经济性好的高压直流断路器成为构建多端直流电网的主要技术瓶颈。文中提出了一种新型电容缓冲式混合高压直流断路器的两种不同开断模式,分析了相对高压直流断路器主流拓扑方案所做的改进;通过PSCAD仿真模型,对比了无弧开断模式和燃弧开断模式的优缺点;最后指出了该种高压直流断路器仍需研究的问题。

真空断路器投切电容器组性能的现状与对策

根据真空断路器投切电容器组型式试验与老炼试验情况的调查,分析了影响重燃的因素,提出了降低重燃率的方法和对策。

35 kV并联补偿电容器组继电保护动作时过电压的分析及防护

为探究继电保护动作时,真空断路器开断35 kV并联电容器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断电容器组的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,搭建了真空断路器投切35 kV电容器组的三相电路并考虑了三芯电缆、断路器三相间的耦合参数。模拟了继电保护动作时,真空断路器快速合—分闸电容器组的操作,并仿真了首开相重燃、两相同时重燃、母线对地电容瞬间变化等因素对投切电容器组过电压的影响。仿真结果表明:继电保护动作,母线对地电容发生瞬间性变化导致"虚拟截流"现象以及多相重燃是事故的主要原因。最后提出几点开断并联电容器过电压的抑制措施。

40.5kV投切电容器组用双断口真空断路器的研究

针对40.5 k V真空断路器投切电容器组时重击穿概率高这一亟待解决的技术难题,利用串联断口技术实现电容器组电流开合,提出了40.5 k V双断口真空断路器的设计方案并进行了深入研究,以满足电力系统的要求。建立了由高频涌流振荡回路和工频振荡回路组成的容性电流开合试验回路,在试验样机上完成了多组背对背电容器组开合试验,表明双断口真空断路器可显著降低投切电容器组时的重击穿概率。采用合成试验方法对该样机进行了短路电流开合试验,表明双断口真空断路器具有足够的短路开断能力。为保证每个断口的工作负荷相近,对并联均压电容数值的选取进行了试验研究并确定了样机的优选值为400 p F。因此,文中提出的用于投切电容器组的40.5 k V双断口真空断路器设计方案是完全可行的。