Analysis on the fault characteristics of three-phase short-circuit for half-wavelength AC transmission lines

Half-wavelength AC transmission(HWACT) is an ultra-long distance AC transmission technology, whose electrical distance is close to half-wavelength at the system power frequency. It is very important for the construction and operation of HWACT to analyze its fault features and corresponding protection technology. In this paper, the steady-state voltage and current characteristics of the bus bar and fault point and the steady-state overvoltage distribution along the line will be analyzed when a three-phase symmetrical short-circuit fault occurs on an HWACT line. On this basis, the threephase fault characteristics for longer transmission lines are also studied.

直流换流站高通HP3型交流滤波器电抗器匝间故障监测及保护

直流换流站高通HP3型交流滤波器组中电抗器匝间短路故障事故多发,由于缺乏对此故障的快速监测及保护,导致其匝间短路持续存在3~9 min之久并起火燃烧。匝间短路后电抗器的等值电感会不断减小,由此引起了滤波器电路参数变化并进而引发了滤波器配置的热过负荷保护启动告警,长久故障也引发了次生的电抗器底部支撑绝缘子闪络接地致使滤波器差动保护动作出口跳闸。文中分析了3起典型故障案例,结合C型高通HP3型滤波器电路设计理念及运行特点,解释了有关保护启动及动作的原因。基于匝间短路会导致HP3电路中电阻器上的工频电压、电流会随着匝间短路的不断发展而剧烈增大的特性,提出了一种基于工频电压差动原理的故障监测及保护方法。

互联电网短路电流在线分析与优化决策方法

在线分析技术是应对交直流电网短路电流超标和随机波动问题的重要手段。结合调度自动化系统的建模范围和实时数据采集情况,提出在线短路电流计算原则和超标判据;通过日前和实时短路电流多目标逐级优化决策,提升短路电流优化策略对电网时变性和复杂性的适应能力;构建在线短路电流分析和优化控制系统功能架构,通过调度端和厂站端功能集成实现短路电流可靠闭环控制。该方法实现了短路电流精细化分析、综合优化决策和精准闭环控制技术在实际电网的应用,通过对实际电网在线短路电流分析与优化控制系统运行结果的分析,验证了所述方法的有效性和实用性.

AC-DC-AC变换系统短路保护研究

为提高电力电子变换设备运行的抗扰性及保护有效性,该文结合AC-DC-AC变换系统拓扑结构和工作原理,研究了整流及逆变过程中各类型的短路故障特征,发现故障主要集中在功率开关器件、移相变压器及交直流输电线路上,对应提出零序电压/电流保护、改进型复合电压过流保护以及直流母线保护等多层保护配置,解决了短路过流、零序分量、故障穿越等问题,构建了具备完整性和系统性的故障分析方法及保护算法,最后通过MATLAB/Simulink搭建故障仿真模型并进行动态试验,验证了文中所给出的保护原理的可行性。

基于开口变压器法的交流电机定子铁心短路故障检测

为了简便、可靠地检测和定位交流电机定子铁心叠片的片间短路故障,缩短机组维修和停运时间,提出利用开口变压器法检测交流电机定子铁心故障的方法。首先推导定子铁心正常和叠片片间短路故障情况下开口变压器铁心的磁通特征,进一步得到开口变压器感应电压的表达式,预测了片间短路故障的感应电压特征。然后以一台QFSN-300-2型汽轮发电机定子作为研究对象,通过二维有限元电磁模型进行仿真验证,进一步在一台小型异步电机定子铁心上进行实验验证。仿真和实验结果表明:在定子铁心正常情况下,开口变压器线圈在定子铁心各槽的感应电压都很小;当定子铁心某槽发生片间短路时,开口变压器线圈在该槽的感应电压随之升高,并且感应电压的幅值随着故障位置和故障程度不同而有所差异,证明了开口变压器法可用于检测交流电机定子铁心叠片片间短路故障。

用于低电压问题治理的柔性交直流切换配电系统设计

为解决用电负荷增加带来的配电系统末端低电压问题,提出了柔性交直流切换配电系统,可在提高电压质量的同时保证系统运行灵活性。该配电方案通过在配电线路首末两端装设变流器和断路器组,按需运行于直流配电模态或者交流配电模态。首先,针对交直流配电模态相互切换过程中负荷供电的可靠性,对变流器控制系统和断路器动作时序进行设计,实现切换过程中负荷电压的平滑过渡。其次,为避免极端工况下断路器组的误动作,提出了基于事件触发和非特征次谐波检测两种判断逻辑,保障系统在极端工况下稳定运行。最后,针对错误切换过程潜在的短路故障,在控制和硬件层面设计了保护措施,避免系统设备损坏。MATLAB/Simulink仿真以及实验结果验证了切换配电方案和保护方案的有效性。

基于直流短路比的交直流系统送端暂态过电压评估指标研究

交直流系统发生直流闭锁故障与三相短路故障时,系统送端母线会产生暂态过电压。为此,提出了一种利用系统短路比推导的暂态过电压评估指标。首先,分析了送端母线过电压机理,推导出系统发生故障后送端母线暂态过电压的计算方法,结合系统短路比提出了过电压评价指标;其次,分析利用过电压评价指标,量化评估交直流系统发生故障后送端母线暂态过电压幅度。最后,利用某实际电网数据验证了所提指标的有效性,利用该指标可衡量交直流系统送端母线处暂态过电压水平。

基于共模功率的交直流混合配电网单极接地故障识别方法

交直流混合配电网中高占比的电力电子设备对系统故障的识别提出了挑战,如何准确识别短路故障并采取对应的系统保护策略成为一大难题。为实现交直流混合配电网的安全稳定运行,提出一种基于共模功率的故障识别方法,通过判断基于共模功率的单侧故障信号和共模电压的极性,识别出直流线路区内外的单极接地故障,并制订单极接地故障保护策略。基于RTLAB平台搭建了交直流混合配电网硬件在环测试平台,并在系统不同位置开展单极接地故障试验。仿真结果验证了所提方法能有效识别出直流线路区内外的单极接地故障,且有较强的抗过渡电阻能力。

不同安装方式下分布式潮流控制器的过电压水平分析

DPFC(分布式潮流控制器)可以改善电网潮流分布,解决输电断面超限问题。根据DPFC的拓扑结构和运行原理,依托世界首个220 kV DPFC示范工程,搭建了DPFC的仿真模型。分别考虑DPFC集中安装于变电站内和分散安装于输电线路两种情况,仿真计算了输电线路发生短路故障时DPFC关键节点的过电压和过电流水平,并分析了故障发生位置对DPFC过电压和过电流水平的影响。计算结果可为实际工程中DPFC的绝缘配合提供参考。

基于变频法的发电机转子绕组匝间短路检测方法的研究及应用

目前国内存在发电机转子绕组匝间短路检测手段匮乏,现有试验方法下交流阻抗值误差较大的问题,本文从理论及应用两方面全面地解析了使用“变频”法测量交流阻抗值的方式,实现了一种试验风险低、数据误差小的试验方法,极大地提升了试验人员对于发电机转子绕组匝间短路的判断水平,为行业内发电机的转子绕组匝间短路故障判断提供了一种全新的思路。

导体温度对低压动力电缆电阻的影响

对低压动力电缆选择计算中容易忽视的要点进行了探讨、分析,指出了导体阻抗计算中直流电阻和交流电阻的关系,强调了应根据电气保护校核电缆截面;以炼化企业常用的交流聚乙烯绝缘电缆为例,给出了电缆导体最高允许温度、建议的实际工作温度;同时介绍了一种短路时导体假设计算温度的计算方式,并通过计算,给出了低压回路动力电缆短路时导体假设计算温度和电阻值的变化趋势。

消防风机配电线路热脱扣设置原则

通过对消防风机的工况分析,从过负荷保护的意义出发,找到既满足规范要求,又符合配电线路保护的一种最优热脱扣设置方式,以保证配电系统安全、可靠运行。

高压交流断路器关合试验方法研究

高压交流断路器关合试验是一项随着电力行业发展而兴起的电力试验技术,交流断路器是整个试验技术最为重要的部分,起着保障电路安全的重大作用,也是电路设计的主要依据。因此,文章将高压交流断路器关合试验作为研究基础,有效分析短路关合和开断试验方法。高压交流断路器的大容量短路开断与关合试验,呈现出技术难度大、试验过程复杂等特点。该试验在断路器开发研究中具有重要的作用,同时也为断路器的产品开发提供了技术支持,说明开展高压交流断路器关合试验方法研究有较大必要性。文章以大量的试验结果和试验现象为参照点分析现象和结果,总结经验,提高了高压交流断路器短路关合和开断试验的成功率,希望为我国的电力发展做出贡献,有效保证人们的生命财产安全。

风光储一体化并网系统交流侧短路故障电流特性分析

风光储一体化并网系统在电网中的渗透率越来越高,但对风光储一体化并网系统影响短路电流机理认识尚不深入。分析了风光储一体化并网系统低电压穿越策略和无功功率补偿策略;对交流侧的短路过程进行了研究,电压跌落程度和限幅环节影响电流稳态幅值和相位。通过在PSCAD/EMTDC中搭建风光储一体化并网系统模型,理论分析并验证了场站内部汇集线、场站不同容量分配比例下等因素对短路电流的影响。

多馈入交直流系统短路比的定义和应用

随着我国电网的发展,南方电网和华东电网出现了多馈入交直流系统。由于传统短路比不能考虑直流间的相互作用而亟待提出适用于多馈入交直流系统的短路比定义。通过理论分析推导多馈入短路比,证明传统短路比是多馈入短路比的特例。通过提出的多馈入交直流系统的解耦模型推导多馈入临界短路比的函数表达式,证明多馈入临界短路比与电压灵敏因子的等价关系,提出判断多馈入交直流系统强弱的指标。最后,通过理论分析和算例仿真说明利用多馈入短路比指标判断电压稳定、动态过电压、谐波谐振的有效性,证明所提出指标的合理性及在电网规划和运行中的重要作用。

多馈入直流系统广义短路比:定义与理论分析

分析了静态电压稳定和多馈入系统短路比的联系,从特征根的角度探索了一种刻画交直流系统强度和稳定性的多馈入系统广义短路比(generalized short circuit ratio,GSCR)指标,克服了传统短路比概念在多馈入下物理机理不明确及对交流系统强度刻画不准确的缺陷,实现了短路比概念在单馈入和多馈入下物理意义及数学形式上的统一。GSCR是在较弱的假定条件下定义,因此具有一般性。理论证明GSCR唯一存在且不小于最小多馈入短路比,而传统短路比仅是GSCR在附加较强假设条件后的一个特例。仿真算例表明新定义下的GSCR能更准确地描述多馈入系统受端交流电网的强度。

逆变侧交流系统三相短路时直流系统贡献短路电流的机理和计算方法研究

随着直流输电系统的迅速发展,能否忽略直流系统对短路电流的贡献成为一个亟待解决的问题,国际电工委员会把研究三相交流系统短路故障时直流输电系统对短路电流的贡献列入了5年工作计划。针对这一问题,研究了交直流混联系统中逆变侧交流三相短路故障后,直流系统发生换相失败的暂态过程;分析了直流系统向交流侧贡献短路电流的机理和特性;得出了当直流输送功率较大时不能忽略直流贡献短路电流,且只影响短路电流峰值的结论;给出了一种基于分段函数的直流系统贡献短路电流的实用计算方法。最后通过仿真计算验证了文中所给出的机理和计算方法的正确性。

3/12相双绕组发电机交直流同时突然短路研究

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链和电压方程以及等效电路,该文用解析分析和电路模型仿真两种方法详细研究了交直流同时突然短路的过渡过程,得出了定转子短路时间常数和交流侧短路电流的完整表达式;通过适当的近似,进一步给出了适合工程应用的交流侧短路电流的近似和简明表达式以及直流侧最大短路电流的估算公式。另外,还研究了线路电阻对短路电流的影响,结果表明:在分析和测试交直流同时突然短路时,线路电阻,尤其是 直流侧线路电阻必须考虑。仿真和实验验证了该文所得数学模型及分析方法的准确性。

线路交直流融冰技术综述

对目前国内外的输电线路电流融冰方法按交流和直流进行了分类总结。交流融冰可分为短路融冰和带负荷融冰;直流融冰按融冰对象是交流线路还是直流线路进行了划分。阐述了各种融冰方法的原理,重点介绍了交流短路融冰和直流融冰。通过对各种方法的适用范围、对系统的影响、操作难易等进行比较,得出直流融冰具有诸多优点,是未来的发展方向。最后,提出基于IGBT的直流融冰装置,该装置在非融冰期间可兼作STATCOM使用。

双绕组交直流发电机直流侧突然短路分析

根据3/12相双绕组发电机的基本磁链方程和电压方程以及等效电路,该文建立了双绕组发电机交流侧带负载时直流侧突然短路的基本电压方程;通过进行适当的近似,用解析的方法分析了突然短路的过渡过程,给出了定转子时间常数的简明表达式和整流绕组交流侧的短路电流表达式以及直流侧最大短路电流的近似计算公式。在此基础上,研究了交流负载对直流侧短路电流的影响并给出了相应的物理解释。模拟试验结果表明:交流侧负载的大小对直流侧短路电流有较大的影响,而功率因数对直流侧短路电流的影响很小,验证了理论分析的准确性。