GIS高压隔离开关机械特性在线监测装置的研究与设计

国际大电网会议统计数据表明,GIS(气体绝缘封闭组合电器)高压隔离开关机械故障大多来自于操作机构,而操作机构驱动电机线圈电流是反映其机械特性的重要参数。为实现对高压隔离开关操作机构机械特性的在线监测,利用电流互感器和旋转式位移传感器获得GIS隔离开关动作过程驱动电机电流值、电流-时间曲线及行程-时间曲线,再根据电流值、电流-时间曲线及+5%包络线和隔离开关触头行程-时间曲线的变化规律间接判断隔离开关工作状态是否正常,即监测操作机构是否存在卡涩、驱动电机线圈是否断线、隔离和接地位是否到位等信息。经实际应用证明,该监测装置能够满足对隔离开关操作机构工作状态在线监测的要求。     

550kV GIS隔离开关调速电机操动机构的研制

为改进550 k V气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)内的隔离开关,计算分析了隔离开关与电机操动机构的运动及动力配合特性,得到触头运动过程与摆角电机转角的对应关系。隔离开关触头运动速度主要取决于电机操动机构的转动速度,根据隔离开关触头运动过程可控化的要求,利用有限元数值方法,建立了摆角电机电、磁、机械耦合场数学模型,计算分析其动态特性,研制了速度可控的摆角电机及其调速控制系统样机。通过对多传感器输出信号的实时采集,利用自适应比例积分微分控制策略对动触头的运动速度进行实时调节。进行了550 k V GIS隔离开关电机操动机构的常规分合闸操作,分合闸速度分别达到1.1 m/s和1.2 m/s,满足隔离开关的性能要求。在此基础上,开展了隔离开关合闸调速实验,通过调节电机绕组电流,实现了触头速度0.9~1.2 m/s的变化。操动机构具有良好的可控性,为通过调节触头运动速度以减小击穿次数并抑制快速暂态过电压(VFTO)的幅值奠定了基础。     

一起GIS隔刀传动失效导致的绝缘故障及分析

GIS隔离开关分合闸操作一般是通过安装在边相或者中间相上的操作机构带动相间连杆运动来实现的,相间传动机构一旦发生异常,会影响到其它相隔离开关本体的分合闸操作,甚至引起GIS的绝缘故障。笔者结合一起GIS隔离开关因传动机构失效引起GIS绝缘故障的案例,分析故障的根本原因,并提出了解决措施,提高了该GIS及电网的安全运行水平,具有良好的应用价值。     

GIS隔离开关合闸不到位引发拉弧故障的处理与分析

通过对一起GIS的隔离开关合闸操作机构由于合闸不到位引起的拉弧故障的处理和原因分析,建议GIS中隔离开关操作机构选用气动或弹簧机构,并在断路器合闸控制回路增加隔一离开关合闸到位检测联锁信号.     

一起110kV GIS隔离开关故障的原因分析

介绍了一起GIS隔离开关故障的发生过程;根据解体检查和试验结果,分析故障原因;针对操作机构故障,致使其隔离开关未能合闸到位,造成电弧放电的问题提出建议.     

基于弗雷歇距离的GIS隔离开关卡涩缺陷识别及量化方法

电力工业上GIS(gas insulated switchgear)隔离开关的多种机械故障多是由传动机构及导电部结构应力变化导致,而这种应力变化的早期体现形式主要是卡涩缺陷。对GIS隔离开关卡涩缺陷的识别及量化对避免设备发生严重故障具有重要意义。然而,GIS隔离开关面临因工业现场开关机械状态的离散化导致的难以对卡涩缺陷进行识别和量化的问题,限制了运维人员对GIS隔离开关机械状态的感知能力与故障预警能力。文中以GIS隔离开关正常机械状态下的驱动电机功率曲线作为标准曲线,采用多窗口斜率的特征点识别方法,结合开关运行物理过程分析将电机功率曲线进行分段处理。在开关动作各分段内,采用弗雷歇距离分析对GIS隔离开关的卡涩缺陷进行识别,并相应地以标准曲线与动作曲线的弗雷歇距离作为量化依据。最后,通过ZF12B-126型GIS隔离开关实验,验证了文中所提出技术路线的有效性,实验证明在卡涩缺陷发展初期,文中采取的方法可以灵敏的对卡涩缺陷进行识别。     

一起隔离开关机构失效引起的GIS绝缘故障分析北大核心CSCD

GIS设备由于其封闭性,难以直观的确认其隔离开关和接地开关的位置状态,通常通过操动机构上的指示牌和辅助开关发出的二次分合闸信号来判断其内部刀闸是否分、合闸到位。一旦分合闸指示牌和辅助开关位置信号出现误差,影响对分合闸状态的判断,会引起GIS内部的绝缘故障。文中结合一起220 kV GIS隔离开关因机构位置判断失效引起的内部闪络击穿故障,分析故障的根本原因,并提出了解决和预防方案,提高了该型GIS设备的运行可靠性。     

550 kV GIS内隔离开关机械故障仿真研究

针对550 kV GIS内隔离开关在实际操作中出现的传动链失效以及传动机构堵塞等问题,文中搭建了隔离开关等效模型,计算了等效负载转矩以及等效转动惯量,分析了隔离开关与电机操动机构的运动配合关系。在对其结构进行对比分析的基础上,采用Ansoft软件对2种不同故障下GIS内隔离开关分合闸驱动电机的转矩、电流以及加速度进行仿真分析。结果表明,驱动电机在超过正常换相时刻范围后仍然没有检测到电流换相且电流基本稳定,则说明发生卡塞堵转故障;若第一次换相时刻较正常情况有较大差异,说明负载发生较大变化,时刻提前则有可能发生传动部件松脱而导致负载下降,时刻延迟则有可能发生部件卡涩致使摩擦加剧,负载上升。     

750kV GIS隔离开关用绝缘拉杆炸裂原因分析

盆式绝缘子、绝缘拉杆、支柱绝缘子等绝缘件作为GIS设备内部重要的绝缘、传动部件,故障率仅次于异物放电。通过绝缘拉杆运动特性分析、X射线成像检测、异物分析、微观分析、电场仿真分析等方法,对一起750 kV GIS 设备隔离开关交接试验过程击穿炸裂进行分析。针对分析结果给出了隔离开关的故障原因为连接机构侧的绝缘管粘接面加工操作不当造成了绝缘管层间疏松,导致粘接面存在气隙缺陷,缺陷逐渐延伸扩展,最终诱发绝缘拉杆层间连续放电通道。     

基于电流峰面积及时间特性的隔离开关故障诊断系统设计

为了实现高压隔离开关机械故障诊断,设计了电机电流检测系统并实时采集了GW4B-252 DW型隔离开关分合闸过程中的电流信号,分析了隔离开关分合闸不到位、运动部件卡涩等机械故障情况下的电机电流信号特征,提出了基于电流峰面积分析和时间特性对比的隔离开关机械故障诊断流程。研究结果表明,当隔离开关发生机械故障时,驱动电机电流波形发生畸变,对应的电流峰面积和时间特性发生明显改变,由此可判断出相应的故障类型。该方法具有广泛适用性,从而可提高设备运行的可靠性。     

高压隔离开关机械故障分析及诊断技术综述

高压隔离开关故障频发严重威胁电网安全稳定运行,机械故障是户外隔离开关出现最多的故障类型。分析了支柱瓷绝缘子断裂、操作失灵、锈蚀等隔离开关典型机械故障发生的原因,综述了超声波探伤、振动声学法、红外热像法、应力应变测试、驱动电机电流检测等高压隔离开关机械故障诊断方法的研究现状。采用电阻应变测量技术和驱动电机电流信号分析检测了隔离开关传动或转动机构卡涩故障信号,并对试验结果进行了初步分析。在此基础上,提出了高压隔离开关机械故障综合诊断建议,可为户外变电站高压隔离开关安装调试及运行维护管理提供参考。     

换流站中GIS典型故障分析

针对换流站GIS 设备运行情况,以江陵换流站和宜都换流站为例,深入分析了550 kV GIS 设备的典型故障：断路器合闸电阻故障、断路器均压电容故障、隔离开关操作机构故障、隔离开关绝缘拉杆故障、电流互感器局部过热、气室内含杂质导致放电、三相电流不平衡、气室渗漏,并提出了相应的解决办法,可为今后GIS设备同类问题的处理提供参考。     

气体绝缘开关设备的隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响

为深入研究气体绝缘开关设备(GIS)隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响,研究了隔离开关操作过程中电磁干扰信号对电子式互感器影响的大小与各种耦合途径,建立了基于500 kV GIS隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容试验系统。利用开发的试验系统,对500 kV GIS隔离开关操作产生的暂态过程进行实地测量,并对系统中接入的电子式互感器进行输出测试。试验系统获得了VFTO和VFTC的典型波形、隔离开关间隙的击穿电压特性和燃弧规律以及电子式互感器典型故障。结果表明:该试验回路产生的VFTC幅值最大值为826.8 A,上升速率约为6.51 kA/μs;VFTO最大过电压倍数为1.22,上升速率约为17.2 kV/μs;暂态测量结果与理论预期水平较相符,准确地反映了暂态过程的真实情况;电子式互感器IEC标准与现场电磁环境存在显著差异;针对电磁干扰的不同耦合途径提出的抗干扰措施,可有效提高电子式互感器电磁兼容水平。     

基于ANSYS模型分析GIS隔离开关内部电场变化

目前GIS设备在电网运行中占据了很大的部分,而隔离开关是GIS设备中的关键结构,其健康状况对于电网的正常运行和对于高电压的隔离具有重要意义。GIS的可靠性虽然高,但仍然存在故障。仅2014年内,云南电网太安变500 k V隔离开关就发生了两起隔离开关击穿故障。由于隔离开关气室的封闭性,目前对于GIS隔离开关内部故障的分析具有一定的局限性。故通过使用ANSYS仿真计算的方法,对高压GIS隔离开关进行模拟计算。通过构建缺陷模型,从电场分布变化的角度对隔离开关故障的分析提供依据。     

隔离开关操动机构电机输出轴扭矩和电流关系的研究

为了通过电机电流检测隔离开关的机械故障,对GW6H-252型隔离开关电机输出轴扭矩和电机相电流的关系进行研究。研制出一套电流监测系统,现场监测隔离开关动作过程中电机定子相电流和电机输出轴扭矩,采用希尔伯特变换提取电流包络,建立电机输出轴扭矩和电流包络的函数关系,并采用最小二乘法进行曲线拟合。研究结果表明,GW6H-252型隔离开关电机输出轴扭矩和电机相电流包络之间存在二次函数关系,函数相关度高达0.98,因此可以通过监测电机定子相电流对电机输出轴扭矩峰值进行预测,进而检测隔离开关机械故障。     

220kV GIS隔离开关机械特性的研究与改进

文中以一起220kV GIS隔离开关故障分析处理及其他同类设备的测试数据为基础,对该类型GIS隔离开关的机械特性进行深入研究,提出了GIS隔离开关装用的弹簧机构机械特性不稳定,应更换为电动机构;同时提出66kV及以上GIS隔离开关出厂机械特性测试及现场机械特性测试时,均应将测试仪的脉冲时间设置为120~200 ms,确保测试仪与站内后台设置的分合闸脉冲时间保持一致,以便全面检查机构箱内电气接线的正确性。为检查测试GIS内隔离开关分合闸是否到位提供了一个行之有效的检测方法。     

330kV GIS隔离开关故障原因分析

介绍某变电站330kV GIS母线分段隔离开关故障情况,结合该母线分段隔离开关返厂解体检查及盆式绝缘子、屏蔽罩等设备的试验结果,分析故障原因,并提出重视运输与安装过程中操作疏忽与失误对设备造成的损伤及影响、加强技术监督的建议。     

高低温条件下GW16型隔离开关机械特性研究

以GW16型隔离开关为研究对象,搭建高低温试验平台,研究环境温度变化对GW16型隔离开关机械特性的影响程度,通过对动静触头相对位置、动静触头接触压力、回路电阻、平衡弹簧力值、操作机构扭矩和操作机构输出角度的试验研究,掌握了环境温度对GW16型隔离开关机械特性的影响规律,并根据GW16型隔离开关结构特点,提出了高低温条件下的隔离开关稳定性提升方法,为进一步优化和提高GW16型隔离开关的性能提供技术支持。     

高压隔离开关电机操动机构控制系统

正高压隔离开关要求操动机构具有响应快、输出高的扭矩。现在的电机运行机构大多需要有一系列的减速元件,而电机操动机构控制系统很好地满足了该项要求。1高压隔离开关电机操动机构控制系统概述1.1基本概念电机操动机构控制系统主要是指采用双闭环PID控制策略调节电机绕组电流以及转速,控制机构运动的过程,并使开关触头在特定的行程点达到特定速度的状态,使得DS分合闸速度得到满足的系统。隔离开关,     

一起110kV GIS设备相间短路故障原因分析

分析了一起110kV GIS设备发生接地故障原因。通过对故障相隔离开关气室进行解体检查,利用X光无损检测、玻璃化转变温度检测以及密度检测等手段对隔离开关B、C相间绝缘棒进行检查,分析认为现场安装过程中环境控制不良,导致灰尘杂质进入隔离开关气室内,是造成此次GIS绝缘故障的主要原因。针对此次GIS设备故障原因,提出了控制措施及建议。