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。

接地装置冲击大电流试验系统研制及杆塔接地冲击特性测试

为模拟真实雷电冲击电流在接地装置及其周围土壤中的散流过程,准确掌握接地装置的冲击特性,研制了接地装置的冲击大电流试验系统。在大量仿真计算和系统方案论证的基础上,提出了围绕直径40m圆环形回流电极均匀对称布置的4台分体式冲击大电流发生器的技术方案,其中单台冲击电流发生器的充电电压可达1 000kV,该系统可在负载大于4Ω的情况下产生峰值为100kA、波形为8μs/20μs的标准雷电冲击电流。测量得到的地表、回流电极地电位升分布均匀,证实了试验冲击电流地中分布与真实雷电流地中分布的等效性。针对该系统提出了工频、冲击接地电阻的修正公式。通过试验得到了典型杆塔接地装置在8μs/20μs、2.6μs/50μs冲击电流作用下的冲击特性曲线。该曲线表明在低电阻率土壤中该装置的冲击接地电阻随冲击电流峰值的变化并不显著。

智能化冲击电流试验系统

研究开发了一套基于可编程逻辑控制器(PLC)、晶闸管可控充电函数技术、光纤技术、触摸屏技术在内的智能化冲击电流试验系统,该试验系统采用模块式结构,分为发生器控制系统、充电整流电源、发生器本体、测量系统、数据采集处理系统5个单元,实现了在触摸屏上设置各种控制参数或操作。该系统具有自动充放电、自动接地、自动报警等功能,带有过电流和过电压等保护措施。冲击电流试验系统可通过电容、电感和电阻的不同变换组合产生1.2/50μs冲击电压和8/20μs冲击电流组合波,用以模拟各种雷电流波形,适合对各种过电压防护设备和保护器件进行雷电冲击电流试验。

不同源阻抗8/20μs冲击电流下的MOV动态性能仿真

为研究不同源阻抗的8/20μs冲击电流下,金属氧化物压敏电阻(metal oxygen varistor,MOV)冲击残压存在很大差异的课题,建立了MOV的仿真模型,在相同预期短路条件下对10、20、30kA3个通流量级的冲击残压进行了研究,并结合Haefely persurge30.2和ICGS两种源阻抗相差较大设备的实测数据分析,得出:①冲击电流越小,试品动态阻抗越大,适合用其最小冲击电流来测试非线性试品,以工程计算设备的带负载能力;②不同预期短路电流下,不同源阻抗冲击电流回路测试不同试品时,通流容量越小的试品表现出来的电压敏感性越大,大通流的试品在大电流冲击下受源阻抗的影响较小,因此宜选用小通流容量的MOV来对比不同发生器的性能。

一种改进的避雷器冲击电流试验回路参数设计方法

在对避雷器进行冲击电流试验时,回路电阻具有非线性变化特性,回路输出波形参数的准确估算比较困难。本文通过分析非线性试品对冲击电流试验回路输出波形的影响,提出一种改进的非线性试品冲击电流试验回路参数的设计方法,主要思想为根据负载的特性、充电电容和试验冲击电流波形参数的要求,在欠阻尼条件下设计回路参数。然后将本文的方法与以往在临界阻尼条件下的设计方法进行对比,本方法的优越性主要体现在它能在主电容既定的条件下给出精确的调波电阻的范围。调试过程中只需要调节调波电阻的大小,简化了调波过程、提高了调波成功率。最后通过实际冲击电流试验验证了本文所提方法的有效性。

冲击电流发生器回路参数的仿真计算

对高、低压防雷器件冲击电流测试回路的参数进行了仿真计算;讨论了回路和负载参数以及测试回路输出波形之间的关系,得出了冲击电流测试回路的设计原则。

冲击接地电阻测量装置的研制

给出了一种采用冲击电流发生器产生冲击电流模拟雷电流(冲击电流)测量接地电阻的装置。该测量原理是以冲击电流发生器产生的电流作为测量电流,由数据采集器采集得到测量回路中接地体内流过的电压、电流波形信号,经A/D转换后,数字信号通过快速傅里叶变换(FFT)变换到频域,并在频域内通过频谱法计算得到冲击阻抗值,最后分离冲击阻抗中的电阻和感性分量。给出了实验室、现场杆塔试验结果及EMTP仿真验证结果。

全自动冲击电流测量控制系统

介绍了一种单片微机、工业控制计算机进行数据和波形管理的冲击电流发生器。采用由工控机、PLC、单片机、存储示波器和打印机等构成的全自动化测量系统。此系统可以产生 8/ 2 0、 4/ 1 0、 1 0 / 1 0 0 0等多种不同波形、幅值可调的冲击电流 ,可以任意设置放电电压 ,自动进行试品切换。采用了 Windows环境下的 VB语言开发专用软件 ,不仅可以在线显示示波图、记录峰值电压、放电电流和放电次数 ,还可以实时显示设备板面的工作状态等。电源部分配置了浪涌吸收装置 ,用来抑制电源回路中尖峰脉冲的干扰 ;测量部分采用了双电磁屏蔽 ,其电磁兼容性满足IEC及国家标准。

风电机组典型接地装置的降阻措施冲击试验研究

良好的接地装置是风电机组防雷的重要保证,而冲击特性是衡量风电机组接地装置电气性能优劣的重要指标。文中采用冲击大电流试验装置模拟雷电流,对风电机组典型接地装置—环形接地体及其在不同土壤环境下的改型结构进行冲击特性模拟试验。引入了冲击特性变化率的概念来定量描述冲击电流峰值对接地装置冲击接地电阻的影响,其值大小反映影响强弱,符号反映影响趋势,结合冲击特性变化率对试验数据进行对比分析,结果表明:针对上层电阻率高、下层电阻率低的土壤结构,加装深入到下层土壤的垂直接地体可显著降低接地装置的冲击接地电阻,但其冲击特性变化率由-0.36Ω/k A变化到-0.07Ω/kA;在总接地体长度不变的情况下,将环形接地体改型为环形和水平射线的组合接地体可在电流峰值一定范围内降低接地装置的冲击接地电阻,但更为显著的是接地体的冲击特性变化率变化到-0.8Ω/kA。试验结果对风电机组接地装置降阻改型及其研究工作有一定指导意义。

1/10μs冲击电流发生器的研制

介绍了研制的 1/ 10μs冲击电流发生器设计原理和基本参数。放电稳定、工作范围宽的充气式场畸变火花开关控制放电 ,工作电压 13～ 4 4 k V。

基于卷积原理的便携式冲击接地电阻测试仪研制

冲击接地电阻的测量对电力系统有重要意义,现有测量技术无法满足现场测量的要求。文中根据冲击接地电阻理论和卷积计算原理,研制便携式冲击接地电阻测试仪。该冲击接地电阻测试仪集成冲击电流发生器模块与采集模块,向接地体注入波头较缓、幅值较低的冲击电流,通过采集模块采集电压、电流信号,数据处理后经过卷积换算得到标准雷电流下冲击接地电阻。经实验室模拟实验验证,该仪器测量精度高,结果可信,且测量方便。

风电场电缆集电系统雷电暂态数值计算

针对风电场集电系统升压变压器和避雷器在雷害事故中大量损坏现状,在雷害事故现场调查的基础上,对风电场电缆集电系统雷电暂态过电压及电流分布进行了数值计算。建立了单台机组模型和多台机组模型,考虑了风电机组数量、雷电流幅值、机组冲击接地电阻等各种因素对雷电暂态过电压和雷电流分布影响。结果表明:避雷器标称放电电流偏小是雷击损坏主要原因,多次回击电流将导致避雷器以及与其并联连接的升压变压器损坏。对于35 kV风电场电缆集电系统,如果风电机组冲击接地电阻很难降低,提高避雷器标称放电电流可以有效解决电缆集电系统雷电暂态过电压和避雷器保护问题。根据计算结果提出了避雷器标称放电电流推荐值,当雷电流幅值<50 k A时,标称放电电流5 k A的避雷器可满足要求;当雷电流幅值≥100 k A时,则需要相应提高避雷器标称放电电流。对风电场电缆集电系统,在接线工艺规范的前提下,升压变压器高压侧安装1组避雷器可以满足过电压保护和绝缘配合要求。

组合波发生器的设计

为了对气体绝缘变电站站(GIS)二次电子设备进行冲击电压抗扰度试验。按照IEC610000-4-5/GB17626.5的要求,应用MULTISIM仿真组合波发生器回路中各元件的参数值。用拉普拉斯变换用MATLAB求解二阶电路微分方程验证了得到的各元件参数。研制了一台以三电极场畸变开关作为主控开关的组合波发生器。实验结果表明设计的组合波发生器输出的开路电压波和短路电流波符合IEC/GB的要求,可以作为冲击电压抗扰度试验的模拟信号发生器。

分布式电源对配电网自动重合闸的影响研究

含分布式电源的配电网一般为双电源或多电源供电系统,需要对其重合闸方式进行研究,以保证设备安全.以含分布式电源的解列重合闸为例,对系统侧电源重合于永久故障形成的冲击电流进行分析.从机理上讨论了无压检定和同步检定的在含分布式电源系统中的应用.通过仿真验证了无压检定和同步检定重合闸后电流变化过程,并求出分布式电源并网时冲击电流最小的最佳重合闸时间.

基于光伏电源支撑的多端口固态变压器故障穿越策略

故障重合闸是配电网提高供电可靠性的有效手段,采用电力电子技术集成的多端口固态变压器(SST)受控制策略的影响显著,面对配电网重合闸时的运行机制不明晰。基于此,该文研究重合闸机制下SST的运行特点,通过分析指出,若不采用一定的控制策略,SST在面对重合闸时将可能出现过电流,进而提出结合光伏电源接入的冲击电流抑制策略来提升SST的运行能力。首先,该文简析SST的拓扑结构与控制策略,并分析重合闸过程中SST冲击电流产生机理;其次,根据不同的初始工况以及输入级最大允许电流求得光伏电源功率调整的范围进行功率补偿,并提出冲击电流抑制策略;最后,通过仿真与实验验证了该文理论分析与所提策略的正确性与有效性。

冲击磁场下金属网屏蔽效能测试装置的研制

改造移动式冲击电流发生器以使产生更大的磁场。根据电感自积分方式设计出合理的探头参数。分析测量中干扰信号的来源并采取了相应措施。对探头作了标定并对其线性特性进行测试，使测量的正确性得到保证。

10／350μs冲击电流波测试方法研究

为在不损害试品的前提下,调试出满足IEC61643-1:2005规定允差的10/350μs测试波形,采用了一种实验与EMTP仿真相结合的方法。通过实测放电间隙试品小电流冲击的残压Ures和冲击电流的峰值Ipk之比得到试品的等效电阻Re;仿真模型中,试品的电阻值取Re,而关键的crowbar触发电路用开关元件来代替,开关元件的触发时间t则根据仿真软件的仿真结果来调整。该法所得仿真模型的输出电流波形较接近实际冲击电流波形,可预测测试的波形,证明此法可行。

双馈式风力发电机低电压穿越控制策略

为解决PI电流控制器作用下双馈式风力发电机低电压穿越能力弱的问题,提出基于改进三态滞环电流矢量控制VCBTLHC的复合电流控制策略。分析了VCBTLHC的原理,解决了VCBTLHC电压矢量选择的不确定现象,导出了VCBTLHC的开关表。在Matlab/Simulink中实施了复合电流控制中两个电流调节器之间的切换策略。仿真结果表明,所提出的低电压穿越控制策略提高了双馈式风力发电机的低电压穿越能力。

闪电通道温度测量方法

针对自然界闪电通道温度特性研究的诸多局限性，通过将原子光谱理论与局部热力学平衡（LTE）模型应用于闪电光谱的研究，采用雷电冲击平台（ICGS）模拟闪电通道放电，对模拟闪电通道中红外波段光谱（930nm）与可见光波段光谱（648．2nm）的光谱能量进行计算分析。分析结果为：当模拟闪电通道电流为5～50kA时，红外波段与可见光波段谱线的发光强度峰值与闪电通道电流呈正相关；闪电通道温度在6140．8～10424K范围内变化，闪电通道内电流与其内温度具有较好的指数函数关系，且此函数与自然界中闪电通道电流和闪电通道温度关系具有较好的一致性。

双馈风力发电空载并网与解列控制策略

介绍了双馈风力发电系统空载并网与解列的控制策略及实现方法。分析双馈电机空载并网的基本原理,推导了空载并网双馈电机的数学模型,提出了按电网电压定向的空载并网控制方案。利用仿真软件搭建了依据特性方程的双馈风力发电系统空载并网与解列的仿真模型。构建了基于英飞凌XC2785单片机的试验平台。仿真及试验结果表明:空载并网控制能很好地实现定子电压对电网电压的快速跟随,并网与解列瞬间冲击电流几乎为零,实现了发电系统的柔性并网和解列。