短间隙短路放电的场增强因子研究

运用扫描电镜对IEC安全火花试验装置电极系统的微观表面形貌进行了扫面测试,测试结果表明镉盘电极表面存在高度和半径均为微米量级的微凸起,而钨丝电极表面无明显微凸起;以镉盘为阴极,建立了电极系统的短路放电物理模型以及单个微凸起的圆柱形等势阱模型。运用分离变量解法,推导得出阴极金属表面微凸起引起场增强因子β0的解析表达式。根据电极表面电物理的微观不均匀性,推导出了微附加物作用下场增强因子β1的计算公式。指出该放电过程中,进行场增强因子计算时,须综合考虑电极表面微凸起及微附加物的作用,综合场增强因子β在数值上等于上述两增强因子之积,即β=β0β1。运用IEC安全火花试验装置进行了电容短路放电实验,实验结果验证了理论分析及计算公式的正确性。

串联补偿电容器短路冲击试验仿真分析

目前串联补偿设备中串联电容器运行不够稳定,故障频发。根据并联电容器试验标准,以往进行的试验项目主要包括局部放电试验、介损试验及交流耐压试验,但是这些试验不能全面地反映电容器的质量情况。为考核串联补偿电容器的过负荷承受能力,需模拟线路短路故障时电容器上的短时过电压工况。为此,在分析多种方案的基础上,确定采用并联谐振储能试验回路的试验方案。通过仿真确定试验回路中各种参数对试验结果的影响,并提出最优的参数配置方案,为下一步进行具体实际的串联补偿电容器短路冲击试验提供指导意见。

新型限流式统一潮流控制器限流分析与参数设计

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)在电网系统发生短路故障时,极易受到大电流冲击而损毁。虽然具有短路限流功能的统一潮流控制器(限流式UPFC)在一定程度上限制了大电流冲击,但短路电流峰值仍然很大,限流时间较长。为此,提出一种采用RLC串联谐振电路的限流器二次侧拓扑结构,分析了其工作原理和限流动态过程,建立了发生故障时的数学模型。针对限流式UPFC直流侧电容电压在限流过程中不断上升,极易超出变换器IGBT耐压水平的缺陷,分析了故障模型中直流侧电容电压上升的原理,设计了用于改变短路电流流通路径的桥式电容限压器。仿真结果表明,改进方案能进一步减小短路电流峰值和上升率,使短路电流迅速衰减至零,同时限制直流侧电容电压的不断增大,确保限流式UPFC安全退出运行。

应用综合负荷模型的电容补偿配电网感应电动机起动方法

以目前在国家电网公司推广应用的考虑配电网的综合负荷模型为平台,建立了从系统的角度综合考虑配电网及负荷的电容补偿电动机起动分析系统。分析了电容补偿电动机起动过程中母线电压达最低要求对配电网高压母线短路容量﹑配电网阻抗的要求,以及电动机容量﹑配电网高压母线短路容量﹑配电网阻抗对电容容量的影响,为电容补偿配电网感应电动机起动过程中母线电压满足最低要求的条件以及电容容量的选择提供理论支持。

电容隔直可控开断桥法抑制变压器直流偏磁

高压直流输电以单极大地回线方式运行时,会造成附近变压器直流偏磁。本文针对这一现象,提出一种中性线电容隔直可控开断桥的新电路拓扑结构,来抑制直流偏磁。与传统电容隔直电路相比,利用桥路中直流电感来限制故障初期短路电流上升变化率,且无需控制系统响应,瞬时自动投入,从而避免暂态电流冲击损坏电容器。确保了中性点有效接地,使控制系统有充足的响应时间切换工作方式。并详细给出电路的等效结构,电压、电流解析结果及电容器等电路参数的选取依据。利用PSCAD/EMTDC软件对比分析了系统故障时加入隔直装置抑制瞬态冲击电流的效果。制作了小功率的隔直实验装置,实验结果与仿真相吻合,证明了该方法的有效性和实用性。

脉冲电容器杂散参数测量研究

提出了全电信号测量法 ,通过测量分析脉冲电容器短路放电时的电容器两极电压、电流的相位幅值获得电流角频率ω、衰减系数δ ,进而获得脉冲电容器的杂散参数 ,包括等效串联电阻、电感值。与现有的几种测量方法比较 ,这种方法对外接短路电路几乎没有要求。测量误差取决于所用电流、电压传感器和瞬态记录仪的不确定度。

真空断路器瞬态恢复电压与弧后电流相互作用仿真研究

为进一步理解真空断路器开断过程中的电流零区现象,仿真分析了真空断路器开断短路故障和切除电容器组时瞬态恢复电压(transient recovery voltage,TRV)和弧后电流的相互作用。在PSCAD/EMTDC中建立了基于Langmuir探针理论的真空断路器弧后电流仿真模型,仿真结果和试验结果相符,验证了模型有效性。仿真结果表明:开断短路故障时,是否考虑弧后电流对TRV没有明显的影响,弧后电流大小则与TRV上升率成正比;切除电容器组时,弧后电流对起始TRV有显著影响,但对工频恢复电压没有影响。此外,短路类型、短路点位置、短路合闸相角、系统等效电感、电容等网络参数对TRV和弧后电流也有很大影响。研究成果有助于分析不同工况下真空断路器面临的开断考验。

脉冲电容器NH级内电感的短路放电测量法

介绍了用短路放电法测量脉冲电容器NH级内电感的原理和具体试验电路,它根据单台电容器短路放电、两台电容器并联或串联短路放电两种情况下得到的电流波形求出单台电容器的内电感。利用此法测得MWF50-2.5和MWF100-2两种国产脉冲电容器的内电感分别为83.0、273.2 NH。

一种大功率交流变流器直流母线电容等效串联电阻的在线监测方法

实时监测功率变流器中直流母线电容的老化状态,及时发现并更换存在缺陷的直流母线电容,对提高功率变换器的可靠性具有重要意义。该文提出一种基于短路电流的大功率交流变流器直流母线电容等效串联电阻(equivalent series resistance,ESR)的在线监测方法,能准确的对直流母线电容ESR进行在线监测。首先对在线监测原理进行了详细分析,然后分析了短路测试对变流器正常工作的影响,最后,搭建了一台2k W的单相DC/AC逆变器实验样机,在不同工况下对直流母线电容的ESR进行了在线测试。试验结果表明,该方法能准确地在线监测出直流母线电容的ESR,简单有效。该方法可应用于大功率单相或三相变流器中且基本不受工况的限制。

提高金属化薄膜电容器动态性能的有效途径

通过对金属化薄膜电容器电性能特别是损耗的机理分析 ,总结生产工艺对其性能的影响 ,提出改变热压聚合工艺参数和热压聚合方法 ,采用高压短路放电 ,高频下测 tgδ变化值 。

基于MATLAB/SIMULINK的CVT铁磁谐振过程的仿真研究

利用MATLAB中的电气系统模块库POWER-SYSTEMBLOCKSET(PSB)建立了CVT的铁磁谐振过程仿真模型,仿真分析了二次侧短路以及消除该短路激励情况下的CVT铁磁谐振过程。仿真结果表明,不同的短路时刻和消除短路的时刻对CVT的铁磁谐振有不同的影响,甚至还出现了持续的振荡过程,对设备的绝缘和系统的稳定运行造成不良后果。

500kV变电站66kV侧断路器瞬态恢复电压特征

断路器的瞬态恢复过电压过大是导致断路器故障的因素之一,但国内的研究主要集中在超、特高压断路器而忽略了配网的断路器。基于此,利用电磁暂态计算软件PSCAD/EMTDC计算了在切空载母线和开断短路电流两种情况下,某500kV变电站66kV侧断路器的瞬态恢复电压。计算结果表明:在66kV侧切断空载GIS母线时,引起断路器两端出现的恢复电压上升率最大可达5.67kV/μs;在66kV侧短路故障引起断路器的恢复电压平均上升率为3.71kV/μs,大于厂家提供的限值2.2kV/μs。变压器侧并联一组电容可有效降低恢复电压,建议在实际工程中在变压器66kV侧并联一组6nF的电容器,可将恢复电压平均上升率降至2.16kV/μs。

基于Levenberg-Marquardt算法和广义S–变换的无绝缘轨道电路补偿电容的故障检测

本文利用传输线理论分析了无绝缘轨道电路补偿电容故障对轨道电路短路电流幅度包络的影响,提出了短路电流幅度包络的回归模型,并利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法验证了该模型的正确性和适用性.根据机车信号的工作原理,将对短路电流幅度包络的检测转换为对机车信号感应电压幅度包络的检测.在利用L-M算法进行分段指数拟合以去除信号的衰减趋势的基础上,通过广义S变换(GST)得到信号的瞬时频率变化,最终根据短路电流幅度包络的回归模型,对瞬时频率变化结果进行判决,得到发生故障电容的具体位置.实验表明,GST具有较高的时–频分辨率,可以此对故障电容进行准确定位.由于该方法的检测数据全部来自于机车信号的日常运用,使得利用本文方法可大大缩短补偿电容的检测间隔时间,在很大程度上克服了目前检测方法在检测的及时性、成本和影响铁路运输等方面的不足.

计及并联电容器补偿的多馈入交直流系统改进有效短路比指标

多馈入有效短路比能够同时反映交流系统强弱和直流系统间相互作用,是进行多馈入交直流系统分析和评估的重要指标,但是在实际工程应用中仍出现了指标计算结果与系统实际电压稳定不相符的情况。在推导并联电容器补偿对短路电流影响的数学关系的基础上,分析得出现有的多馈入有效短路比指标由于未考虑并联电容器补偿时存在不足而具有局限性。针对这个问题,提出一种能够计及并联电容器补偿的改进多馈入有效短路比指标,该指标通过将系统并联电容器容量折算到直流落点处来进一步计及其给系统电压稳定带来的影响,并给出所提改进短路比指标的计算公式。以修改的新英格兰39节点系统为例,研究了并联电容器补偿对系统电压稳定性的影响,分析了现有多馈入短路比和所提改进指标与并联电容器补偿的容量和补偿位置的关系,研究结果表明,所提改进有效短路比指标比现有多馈入有效短路指标更能够准确地反映交流系统的强弱程度。最后通过浙江电网仿真验证了所提改进有效短路比在描述多馈入交直流系统强度的准确性和适用性。

并联电容器装置设计及应用若干议题(续)

本文对国标GB/T 30841—2014中涉及的"阻尼式限流器"、"电容器对短路电流的助增效应"、"涌流计算"、"防止主变压器空载时连投电容器发生串联谐振"和"防止放电线圈二次回路短路"等议题进行深入的诠释,为解读与实施国标提供辅助。

电子式电压互感器暂态响应的影响因素分析

电子式电压互感器的暂态特性直接决定其在投入电网后能否稳定运行,基于电容分压的电子式电压互感（ECVT）暂态过程主要与电容分压器及负载相关。从理论上分析了电容分压器二次负载电阻及电容器内阻对ECVT暂态特性的影响;对220k V ECVT进行建模,仿真分析了二次负载电阻和电容器串联内阻对短路及重合闸暂态过程的影响,对不同的系统重合闸动作时限给出了相应的二次负载电阻值的最佳取值范围,找出了电容器串联内阻对暂态特性影响的规律。仿真结果表明,对所研制的ECVT,二次负载电阻取300-500kΩ为最佳,高、低压侧电容器串联内阻之比是分压比为最佳。本文的实验结果显示,合理选择电容器和二次负载电阻可以改善暂态特性。

某变电站10kV集合式电容器故障分析

论述了220 kV某变电站10 kV 1台集合式电容器,在投运9 s后发生短路爆炸事故,通过对电容器解剖,结合故障录波记录进行认真分析、论证,确定了本次事故是由于集合式电容器壳体内对地主绝缘层存在缺陷而造成在10 kV额定运行电压下绝缘击穿,形成相间短路放电,电弧的高温使绝缘油迅速过热汽化,造成壳体鼓包和爆裂,同时空气已进入箱体内而引起绝缘油燃烧,导致2#电容器完全烧毁。针对事故所暴露出的问题,提出了对集合式电容器应进行DL/T 596-1996标准未规定的绝缘油微水及色谱检测等,这一检测对发现集合式电容器内部主绝缘缺陷是一种十分必要及有效的方法。

故障电流限制技术及其新进展

负荷中心大电源的投入和系统互联都会大大增加系统的短路电流。如果短路电流超标,则相应设备必须更换,这既需要昂贵的费用也需要较长的工期。故障电流限制器提供了另外一种解决方案。文章首先综述应用于中高压领域的故障电流限制技术;然后介绍成熟的和正在研究的比较有代表性的故障电流限制器,并重点突出基于晶闸管保护型串补的短路电流限制器;最后介绍华东500kV电网故障电流限制器示范工程,给出该工程采用的主电路和过电压保护措施,并展望故障电流限制器的发展方向。

地铁牵引供电PWM整流器智能维护技术

面向应用于地铁牵引供电系统中的PWM整流器的智能诊断技术开展了研究。文中首先围绕影响PWM整流器可靠性最大的直流支撑电容器提出了基于参数拟合以及Miner累积损伤原则的电解电容器损伤预测方法;其次,文中基于PWM整流器直流中近端非金属性短路时短路电流受其交流电抗器抑制,从而无法可靠实现保护的特点,研究了PWM整流器的非金属性短路电流辨识方法;最后,结合PWM整流器对高性能故障诊断以及虚拟仪器技术的支持,基于分层分布思想以及虚拟仪器技术设计了地铁牵引变电所内PWM整流器的综合监控系统,介绍了系统的组成原理并给出了现场故障录波结果。

500kV电容式电压互感器暂态特性仿真

电容式电压互感器(CVT)作为电力系统一次侧输入电压的传感设备已得到广泛运用,其性能好坏会直接影响到继电保护、故障测距、监控等二次侧设备的正常工作。当系统发生故障时,由于CVT中含有电容及电感类的储能元件,因此其二次侧输出电压不能跟踪一次侧输入电压的变化,暂态过程可能延续数十ms,从而造成快速保护动作延迟,甚至出现不正确动作。为此,结合500kV电压等级的CVT实际参数值在Matlab/Simulink中搭建了该电压等级CVT的仿真模型,比较详细地研究了其暂态特性,分析了不同因素对暂态过程的影响,并基于仿真数据分析了暂态过程的变化规律。仿真结果表明不同故障时刻、不同电路参数时的暂态过程有很大的差异。该仿真结果对于设计实际产品、优化产品性能具有很大的实用价值。