SF_(6)断路器触头劣化过程合闸预击穿特性研究

电容器组投切断路器触头烧蚀劣化后会改变合闸预击穿时间,这不仅会影响选相合闸效果,同时也说明预击穿电弧持续时间可作为衡量触头烧蚀状态的指标之一。建立了126 kV SF_(6)断路器灭弧室内合闸预击穿过程电—流体耦合仿真模型,研究了触头劣化过程中合闸预击穿特性,并提出了预击穿时间带电检测方法。结果表明:合闸过程中场强最大点总是出现在静弧触头表面;灭弧室内SF_(6)气体密度几乎保持不变;110 kV电压等级相电压下,触头预击穿电弧持续时间随烧蚀程度变化的试验值与仿真值吻合良好。从电场畸变角度解释了随着触头的表面烧蚀劣化程度增大对应预击穿时间的变化规律,结果可为断路器选相合闸策略和触头状态评估提供理论指导。

基于电流监测和动态电阻分析的电容器组SF_(6)断路器电寿命评估系统

电容器组SF_(6)断路器电寿命状态监测工作对保障电网安全可靠运行意义重大。文中融合触头磨损计算方法和动态电阻分析法对SF_(6)断路器电寿命进行评估,提出SF_(6)断路器电寿命评估判据,首先基于断路器电流监测数据计算断路器触头磨损,对断路器电寿命状态进行判断预测,再利用动态电阻分析法印证判断出SF_(6)断路器的真实状态,兼顾触头磨损计算法的实时性和动态电阻法的准确性。基于所提判据,研发了一套融合触头磨损和动态电阻的SF_(6)断路器电寿命评估系统。该系统可基于断路器投切数据和动态电阻准确地评估SF_(6)断路器的电寿命,同时在人机交互界面上直观地呈现结果,为工作人员进行断路器状态检修提供辅助决策。

SF_(6)断路器模拟烧蚀过程中气体分解产物特性研究

SF_(6)断路器灭弧室中的SF_(6)、微水微氧及固体绝缘材料在电弧作用下会分解重组,生成新的组分气体。为研究SF_(6)断路器完整电寿命周期内,开断电流后各气体分解产物体积分数的变化规律,搭建了断路器全寿命模拟烧蚀试验平台,进行了69次烧蚀试验,测量了烧蚀过程中的电压电流参数和各气体分解产物体积分数。结果表明:SOF_(2)、CF_(4)、SO_(2)为主要产物,SO_(2)F_(2)、SOF_(4)体积分数较低,H_(2)S不能稳定检出;SOF_(2)、CF_(4)、SO_(2)、SO_(2)F_(2)体积分数均随烧蚀次数增加而增加。主要产物中,SOF_(2)和SO_(2)的生成量与电弧能量呈线性关系;CF_(4)生成量与电弧能量之间没有明显规律,其原因可能在于电弧对于固体绝缘材料的烧蚀具有随机性。吸附剂对SOF_(2)与SOF_(4)吸附作用显著,对其余产物未表现出明显的吸附效果。最后提出了通过SO_(2)体积分数评估断路器剩余电寿命的方法。

基于LSTM⁃MIV神经网络的SF_(6)断路器触头电寿命预测

文中基于LW30⁃40.5型SF_(6)断路器全寿命烧蚀试验数据,采用归一化异常指数F反映断路器触头剩余电寿命,0表示电寿命完备,1表示电寿命耗尽。根据断路器分闸动态电阻—行程曲线,提出了将动态电阻—行程曲线上行程大于8 mm且电阻值大于500μΩ的第一个峰值点作为断路器主触头接触阶段与弧触头接触阶段分界点。据此得到反映断路器触头异常指数F的5个特征参数,采用皮尔逊相关系数法对特征参数进行独立性分析。通过LSTM神经网络建立了基于特征参数与异常指数F之间的回归预测模型,F回归预测均方差和绝对平均误差分别为0.014921和0.013053,采用MIV方法确定了各特征参数对异常指数F影响权重。

变电站高压SF_(6)断路器故障分析及解决策略

高压SF_(6)断路器作为保障变电站安全、稳定运行的关键设备,在日常检修工作中应加强对SF_(6)断路器故障分析和维修工作的重视。为提升变电站高压SF_(6)断路器故障解决效率与质量,在明确高压SF_(6)断路器工作原理的基础上,深入分析SF_(6)断路器日常运行中的常见故障,并提出针对性的故障解决策略。本研究旨在维持SF_(6)断路器的稳定运行,摆脱SF_(6)断路器的故障影响,进一步推动变电站检修工作质量与效率的提升。

基于QPSO-SVR算法的SF_(6)断路器触头烧蚀状态评估

高压SF6断路器弧触头的接触电阻和质量损失预测在断路器状态评估中起着重要作用。该文提出了一种基于量子粒子群优化和支持向量回归(quantum particle swarms optimization and support vector regression,QPSO-SVR)的方法,能够有效预测断路器弧触头在不同电弧电流条件下的接触电阻增量和质量损失,并结合实验数据获得了SVR算法的最佳训练参数。将该文方法与其他预测方法进行比较,QPSO-SVR方法对不同电弧电流条件下的实验数据表现出良好的预测能力。其中,对于接触电阻增量的预测相对误差为3.023%,而对于质量损失的预测相对误差为4.61%,均表现出较好的鲁棒性。最后将QPSO-SVR预测得到的质量损失和接触电阻增量以及监测到的累积电弧能量进行模糊逻辑推理,构建了基于QPSO-SVR算法的触头烧蚀状态评估系统,将触头烧蚀状态分为O级烧蚀、Ⅰ级烧蚀、Ⅱ级烧蚀、Ⅲ级烧蚀4等级,可为高压SF6断路器检修提供参考。

一起敞开式隔离开关操作过电压激励罐式断路器微粒放电故障分析

SF_(6)气体绝缘金属封闭开关设备又称组合电器(简称"GIS"),具有占地面积小、不受外界环境影响、运行可靠性高、免维护的优点,在电力系统得到广泛应用,组合电器故障率直接影响到电网稳定.介绍了一起252 kV罐式断路器在同间隔隔离开关操作时灭弧室内发生放电的故障,综合录波数据、解体情况分析,通过隔离开关操作过电压仿真计算、现场局部放电试验比对分析,得出故障原因为动静主触头异常磨损,产生较多金属颗粒,在操作振动(气动机构)和分合闸气流扰动下,于动触头侧的屏蔽罩下方罐体处积聚,隔离开关分闸过程中产生高频过电压,传导至断路器动触头侧,加剧罐体处积聚的金属颗粒跳动,引发屏蔽罩底部对下方罐体放电,并为后续改造提供了建议.

基于思维进化和L-M法优化BP神经网络的SF_(6)断路器触头电寿命评估

文中分析35 kV SF_(6)断路器一相触头的动态电阻曲线的特点,提取出主触头接触行程、主触头电阻平均值、弧触头接触行程、弧触头电阻平均值和主触头分离时刻动态电阻极大值5个特征参数,分析得到随着烧蚀程度加深,主触头接触行程和弧触头接触行程减小,主触头电阻平均值、弧触头电阻平均值和主触头分离时刻动态电阻极大值增大。提出电寿命指示参数描述触头状态,采用数值表示法,1表示电寿命完好,0表示电寿命完结。以5个特征参数为输入,电寿命指示参数为输出,基于BP神经网络建立电寿命评估模型。使用思维进化算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,使用L-M算法优化BP网络学习过程中的权值调整量,优化后测试集电寿命指示参数的预测误差为0.0183,相比原始BP网络下降61.31%。最后基于电寿命指示参数提出了触头电寿命的评估分级方法,并给出了对应的检修策略。

基于概率地震需求分析的750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系地震易损性模型

变电站作为电力系统的枢纽,其抗震性能评估尤为重要,其中罐式断路器耦联体系是变电站中的重要设备之一。为研究750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系的抗震性能,采用增量动力分析(IDA)以及概率地震需求分析(PSDM)相结合的方法评估了其地震易损性。首先分析了750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系的结构特性和震损特征,构建了有限元模型。通过增量动力分析(IDA),以地面峰值加速度(PGA)为地震动输入参数,得到关键易损部位的地震响应。在此基础上,通过概率地震需求模型(PSDM)生成了每个易损部位在不同震损状态下的地震易损性曲线。最后,基于可靠度理论计算得到了750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系的地震易损性模型。结果表明,可以确定该结构在不同PGA下发生完全、严重、中度和轻微损坏的概率,反映了结构的抗震性能水平,例如当PGA达到0.6 g时,750 kV-SF_(6)罐式断路器耦联体系4种破坏状态的概率分别分0%,1%~5%,88%~93%和100%。

基于AFSA优化ELM的SF_(6)断路器触头烧蚀状态评估

为评估SF_(6)断路器触头的烧蚀状态,对断路器进行模拟烧蚀试验,并采用3种不同测试电流分别测量动态电阻行程。结果表明:增大测试电流可以减少动态电阻曲线的波动;除电流烧蚀作用外,操动机构松动会造成触头分合闸不到位,导致动态电阻曲线中主触头行程不断减小。将触头烧蚀状态按照烧蚀次数划分为4个等级;从动态电阻行程曲线中提取5个状态参数作为输入参数,基于极限学习机建立触头烧蚀状态的评估模型,并使用人工鱼群算法对模型进行优化;建立未优化的极限学习机模型进行对比。结果表明:利用优化后的模型能够准确分类测试集样本的烧蚀等级,准确率为100%;人工鱼群算法可以提高模型的评估准确率,使模型具有更好的稳定性。

一起极限偏差累积引起的高压SF_(6)断路器绝缘故障分析

近年来,随着我国电网网架的不断发展完善,采用弹簧机构的高压六氟化硫断路器在电网运行的比例逐年增加。高压SF_(6)断路器对电网的安全稳定运行具有重要意义,为提高断路器的运行可靠性,本文结合一起110kV高压SF_(6)断路器因极限偏差累积引起的绝缘故障,通过断路器返厂解体分析故障的根本原因,并提出解决和防范措施。

高压SF_(6)断路器的故障与对策分析

阐述变电检修中的高压SF_(6)断路器故障种类和原因,分析结构和特点,包括处理SF_(6)断路器气压不足、SF_(6)断路器拒合和拒分、气体泄露、压力失控故障的应对策略。

基于SF_(6)气体的高压断路器运行状态在线监测系统设计

为实现高压断路器的在线监测和故障诊断功能,提高电力系统的稳定性和安全性,设计了基于SF_(6)气体的高压断路器运行状态在线监测系统.提出了基于Polanyi吸附势的SF_(6)气体状态监测方法,并提出了SF_(6)气体高压断路器机械特性的工作状态监测方法.设计了在线监测系统的硬件结构和软件设计流程,同时实现了SF_(6)气体状态监测和机械特性状态监测的系统功能.在某500kV变电站的500kV SF_(6)高压断路器上验证了SF_(6)高压断路器运行状态在线监测系统的可靠性和准确性.该研究实现了高压断路器运行状态的在线监测,提高了设备保养周期和利用效率,符合现代电力系统智能化、自动化和信息化的需求.

电弧仿真的高压自能SF_(6)断路器灭弧室优化设计

随着高压自能SF_(6)断路器额定电压和电流的增加,其分断性能的需求也随之提高。高压断路器的分断性能与放电过程中高温气流的产生、发展和消散有关。气流造成灭弧室的温度普遍过高,导致电弧冷却环境在当前零点时的温度过高,在某些情况下,会导致短路电流断路发生故障。对于高压自能SF_(6)断路器,通过模拟整个断弧过程,得到了高电流阶段的膨胀室气体压力和温度,同时也可以得到电流零级阶段的电弧形状和灭弧环境参数。根据电弧模拟的结果,对膨胀室的结构设计进行了优化,并再次进行了模拟验证。仿真结果表明,膨胀室的结构优化设计后,当前零时的灭弧环境整体温度有所下降。根据电弧模拟结果对膨胀室结构进行优化设计,可以快速准确地确定灭弧室的形状和尺寸,显著提高断路器的分断性能。

一起550kV断路器放电案例分析

罐式断路器作为SF_(6)气体绝缘封闭设备,若气室内残留灰尘、金属碎屑等异物,则可能在带电后引发放电跳闸事故。本文主要介绍了一起550 kV罐式断路器放电案例。通过对故障断路器进行解体检查,并结合有限元仿真分析结果,判定本次事故是由金属异物引起的SF_(6)气隙放电,对整个放电故障过程进行了分析,并提出了相对应的防范措施。该次放电案例为今后类似事故的防范和处理提供了经验与参考。

基于Fluent分析的SF_(6)断路器石墨烯PI膜加热模拟与优化

为改善SF_(6)断路器在严寒地区的使用性能,克服SF_(6)气体在温度低于-15℃时密度下降,温度低于-27.5℃时出现液化的问题,提出以聚酰亚胺(PI)薄膜作为加热源对气室进行加热的方案,利用ANSYS软件对其进行热流耦合分析。根据热模拟结果,结合相关性分析、选用自适应Kriging模型构建响应面,利用MOGA多目标遗传算法对PI面积和排布进行优化设计,通过仿真分析计算得到优化方案,与优化前的方案相比,优化后的PI薄膜的使用面积减少19%,功率消耗减少19%,SF_(6)气体的最大温差由39 K降到15 K,实现了对PI薄膜面积与排布的多目标优化设计。

交流高压SF_(6)断路器常见故障及检修工艺研究

常规的断路器检修工艺以线路负载检修为主,而负载量化指标受断路器调节需求的影响,降低了断路器故障检修效果。因此,重点研究交流高压SF_(6)断路器常见故障及检修工艺。分析交流高压SF_(6)断路器常见故障,确定断路器的故障类别。划分SF_(6)断路器的确定性信号和随机信号,提取SF_(6)断路器故障信号特征,确定断路器故障位置。检修交流高压SF_(6)断路器异常回路,根据断路器弹簧操动机构的复杂变化性,确定异常回路的空气延时触点,以弹簧储能限位模式切断异常回路,避免断路器运转过载的问题。采用对比实验进行验证,结果表明该检修工艺效果更佳,能够应用于实际生活。

广东电力系统高压开关设备运行状况分析

对1990～2002年广东电力系统高压开关设备运行情况进行了统计,并从电压等级、事故类型、事故责任、设备类型等方面,重点对1997～2002年高压开关设备运行故障进行了分析,介绍了六氟化硫(SF6)和真空开关设备的故障特点。最后指出,对无油化开关设备仍需注意检测和维护,以降低事故率。

PTFE蒸气对电弧特性影响的数值分析

在喷口电弧动态数学模型中 ,考虑了喷口烧蚀产生的PTFE蒸气的作用。应用有限元方法模拟了SF6 自能膨胀式断路器开断短路电流的过程。通过与不考虑PTFE蒸气影响的开断过程的模拟结果相比较 ,得到了PTFE蒸气对喷口电弧特性影响的结果。表明 :PTFE蒸气使喷口电弧的压力明显增高 ;使电流较高时的电弧温度降低 ;使电弧电流过零时的弧区温度升高 ;在电弧电流下降时 ,电弧的温度下降速度变慢 ;使电弧的半径增大。