真空断路器开断35 kV并联电抗器过电压及防护方案分析

开断35 kV并联电抗器时频繁出现操作过电压事故,主要原因是真空断路器在开断过程中的截流和多次重燃效应。为有效避免此类事故的发生,分析了截流、重燃和三相同时开断过电压的机理,采用ATP-EMTP建立了开断35 kV并联电抗器的电磁暂态模型。仿真结果表明,避雷器只能对过电压幅值进行限制,不能改变过电压的振荡频率,RC阻容吸收器能够改变高频振荡回路,降低过电压波头陡度和振荡频率,抑制真空断路器截流和多次重燃的发生。目前在35 kV母线和并抗侧安装三相星形避雷器的防护方案无法有效限制相间过电压,三相组合式避雷器能够对相间过电压起到限制作用,RC阻容吸收器的限制效果更好。针对该220 kV变电站,推荐在变电站35 kV母线侧安装三相组合式避雷器,在并联电抗器侧安装三相组合式避雷器或RC阻容吸收器。     

真空断路器投切并联电抗器过电压故障分析

文中以某220 kV变电站20 kV系统侧由真空断路器开断并联电抗器过电压引发的事故进行了分析。基于电路理论阐述了真空断路器投切并联电抗器过程中的截流、复燃、多次重燃过电压产生的机理,运用PSCAD建立了20 kV系统电磁暂态仿真模型,对不同截流值、不同并联电容下系统母线侧与电抗器侧的过电压进行了计算。结果表明常规氧化锌避雷器只能限制过电压幅值,不能改变频率和陡度,且现有避雷器均为相对地避雷器,不能有效地抑制相间过电压;电抗器两端加装并联电容器(或阻容吸收装置)可降低过电压幅值和陡度,能较好地抑制真空断路器投切电抗器过电压。     

真空断路器开断并联电抗器过电压抑制措施

真空断路器开断并联电抗器过程中,因截流、重燃会出现幅值、频率极高的过电压。为真实地再现分闸过电压,依托重庆云阳站现场实测的断路器电压、电流数据,同时考虑了截流值、介质动态绝缘强度和高频熄弧能力3个因素,在ATP-EMTP中搭建了更加精确的真空断路器电弧重燃模型,并以此为基础讨论合理的抑制措施。仿真中采用了避雷器、阻容吸收器和延长电缆3种过电压抑制措施。仿真结果表明,电缆长度对过电压抑制效果并不显著,避雷器与阻容吸收器的型号、安装数量和位置对抑制效果存在影响。结合仿真与实际,最后提出最佳抑制方案,即在站用变和电抗器处电缆末端均安装伏安特性曲线较低的避雷器,可以将两处最大分闸过电压分别限制在3.44 pu和3.67pu。     

SF6断路器投切66 kV干式并联电抗器过电压及抑制防护技术研究

文中为了研究SF6断路器投切干式并联电抗器产生过电压的种类及水平,以及提出有效的抑制防护措施,构建了SF6断路器投切并联电抗器三相仿真模型,理论推导了过电压种类及其特点;并依据66 kV干式空心并联电抗器实测和设计参数进行了仿真,得到了不同过电压的波形,阐述了产生不同过电压的机理;最后提出了抑制干式空心并联电抗器过电压的防护措施,通过仿真验证防护技术的可行性。经仿真计算得出SF6断路器投切66 kV并联电抗器产生的过电压与断路器的投切相角、投切速度以及截流值有关,最后通过仿真比对验证了文中提出的避雷器和阻容吸收协同保护装置对过电压的幅值和频率抑制效果的有效性,为干式并联电抗器过电压的抑制提供了理论支撑。     

真空断路器开断35kV并联电抗器的三相建模仿真与过电压抑制研究

为探究真空断路器开断35 kV并联电抗器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断感性小电流的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,利用Fortran语言在MODELS模块中编写控制程序,建立40.5 kV真空断路器开断时电弧重燃三相模型,搭建了真空断路器开断35 kV并联电抗器三相仿真电路并考虑了断路器、三芯电缆三相间的寄生参数。在研究回路无任何保护情况下,断路器负载侧相间电压达到235 kV(7.1 p.u.),对地电压达到145 kV(4.4 p.u.)。仿真结果表明:三相多次重燃和"虚拟截流"现象是此类事故的主要原因。最后提出几点抑制开断并联电抗器时产生过电压的措施。     

考虑真空断路器重燃特性的海上风电场分闸过电压研究

为了研究真空断路器操作对海上风电场机端变压器高压侧产生的高频暂态过电压特性的影响,搭建了简化的海上风电场中压电缆集电测试系统实验平台,并且依据实验结果建立真空断路器重燃模型、变压器高频模型和金属氧化锌避雷器频率依赖模型。基于自定义的高频模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建海上风电场中压集电系统,研究断路器正常分闸和故障分闸对暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数的影响,并且提出在塔底真空断路器和80 m电缆连接处串联扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置。仿真结果表明塔真空断路器故障性分闸产生的过电压、重燃总次数最严重,过电压幅值最大为2.95 p.u.,陡度最大为268.67k V/μs,重燃总次数最多达161次,加装过电压保护装置后暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数得到了明显的抑制。     

真空断路器合闸10kV并联电抗器过电压抑制的仿真研究

真空断路器合闸10 kV并联电抗器通常会伴随预击穿,危害系统设备绝缘。根据重庆云阳站的现场试验,分析断路器断口暂态恢复电压,在ATP-EMTP中搭建了等效的断路器预击穿模型。文中采用避雷器和阻容吸收器作为抑制装置。仿真结果表明,安装位置、数量和装置型号对过电压抑制均存在影响。单一的避雷器或者阻容吸收器无法同时抑制多处过电压。此外,安装距离被保护装置越近,抑制效果越好。最终对比分析不同抑制措施下的抑制效果,得到最佳抑制措施。研究工作对实际应用具有一定的指导意义。     

海上风电场真空断路器投入并联电抗器的过电压及防护

目前,海上风电场暂态过电压研究引起了广泛的关注。为改善现有海上风电场设备模型在高频条件下的局限性,搭建了真空断路器自定义高频合闸模型。考虑并联电抗器杂散电容的影响,建立了典型海上风电场35kV系统模型,用于分析投入并联电抗器过程中在汇流母线及风机端变压器上产生的操作过电压。大量仿真结果与试验显示,海上风电场投入并联电抗器将出现峰值、陡度均高于陆上风电场的操作过电压。针对这种过电压分析了多种保护方案,发现并联安装避雷器和阻容吸收器抑制过电压的综合效果较佳,为海上风电场的设计、关键设备的绝缘保护和日常运维等提供了参考。     

真空断路器开断并联电抗器过电压试验研究

针对国内35kV与20kV系统真空断路器开断并联电抗器系统事故多发情况,开展35kV系统工况下的现场试验,分析了开断后的暂态过程及过电压的机理,并在实验室进行了20kV系统真空断路器在额定电流下投切电抗器的截流试验,研究截流值和过电压规律。结果表明:截流过电压幅值远小于重燃过电压,多次重燃过电压是真空断路器开断并联电抗器频繁出现高过电压的主要原因;在系统典型额定工况下,300A负载电流下的截流值比100A负载电流下小,真空断路器的截流值随着开断电流的增大而减小的理论在系统额定电流下同样成立。     

并联电容器组分闸重燃过电压仿真

并联电容器广泛应用于电网的无功补偿,但由于频繁操作并联电容器导致的操作过电压会损坏绝缘设备,影响电网运行可靠性.并联电容器的操作过电压主要指分闸重燃过电压,合闸时一般不会产生威胁电容器绝缘的过电压.通过分析重燃过电压产生的原因,提出了通过增加一套常闭断路器来模拟开断并联电容器组时重燃过电压的仿真模型.利用所提出的仿真模...     

基于PSCAD的机车过分相过电压及抑制方法仿真研究

针对电力机车过关节式电分相时产生过电压,导致击穿保护间隙、损坏电气设备,牵引变电所跳闸等问题,对电力机车过关节式电分相全过程进行了理论分析,并利用EMTDC/PSCAD进行了建模仿真。模拟仿真了机车进出分相过程,研究了电弧重燃引起的二次重合闸过电压这一随机过程,得出电弧重燃条件下的过电压幅值要比无电弧重燃情况下的过电压幅值高的结论。并提出了抑制过电压的两种方案,结合仿真对两种方案的效果进行了对比。     

66 kV变电站并联电容器组故障发展特征研究

变电站并联电容器组运行过程中,由于电介质绝缘老化等因素的影响,电容器内部可能发生各种故障,产生较大幅值的过电压,威胁电容器组绝缘。通过ATP-EMTP软件模拟了66 kV变电站并联电容器组在发生电容器元件击穿熔丝燃弧、击穿元件可靠熔断、电容器群爆以及群爆重燃等4种故障情况下的电容器组节点电压、电流变化特性。研究结果表明:当发生电容器元件击穿熔丝燃弧、元件击穿可靠熔断时,电容器组节点电压基本不变,完好电容器元件上流过电流略有上升;电容器发生群爆以及群爆重燃时,电容器组节点会出现明显过电压、过电流,威胁电容器组绝缘,应予以防护。     

Prevention of reignition overvoltages by phase-angle-controlled switching of a gas circuit breaker at shunt reactor current interruption

Shunt reactors installed at gas-insulated switchgear substations (GIS-substations) are switched relatively frequently by large-capacity gas circuit breakers (GCBs). Surge voltages appear at such switching operations through various mechanisms. Among them, high-frequency current interruption and subsequent multiple reignition might cause the highest overvoltage and may be harmful to the insulation of the components of the substation. In this paper, shunt reactor current-interrupting tests are conducted in high-power laboratory. The existence of critical arcing time above which reignitions never occur is shown through these tests. From this fact, a phase-angle-controlled-interruption system is proposed. With this system, arcing time is set artificially so that reignitions should be prevented. The reliability of this system is confirmed through the reactor current-interrupting test in the laboratory as well. Afterward the phase-angle-controlled-interruption system is applied to the shunt reactor switching at an actual 275-kV substation. The switching performance of this system is measured over three months. Reignition-free interruption is shown to be attained with this system.     

Application of controlled switching to 500-kV shunt reactor current interruption

To suppress reignition overvoltages caused when a 500-kV shunt reactor current is interrupted by a 550-kV one-break circuit breaker (CB), a study was carried out on controlled switching. Using a full-scale test circuit, reactor current interruption tests were carried out to obtain the relation between opening phase angle and generation of reignition. The results showed that even with the dispersion of CB operations taken into account, there were contact separation points free from high reignition overvoltages. It was also proved that no voltage escalations were caused by reignition and high-frequency arc extinction, and that overvoltages due to current chopping were at a safe level in terms of equipment insulation.     

整流桥开关过电压的保护方法

在大功率快恢复整流桥应用中,设计者不得不为降低整流管在关断期间产生的电压尖峰采取各种对策.主要讨论了RC和RCD两种吸收保护电路,并对这两种保护方法进行了详细的分析,并还讨论了其它几种减小整流管尖峰电压的方法.     

变极性脉冲熔化极氩弧焊双向高压叠加控制

变极性脉冲熔化极氩弧(MIG)焊在其变换电弧极性时电弧是再引燃的物理过程,需要叠加双向高压脉冲以保证电弧可靠再引燃。研究了逆变弧焊电源的逆变结构及二次功率逆变电路的控制模式,设计了叠加双向高压稳弧脉冲的电力电路及其控制模式。试验表明,采用设计的变极性控制系统及双向高压稳弧脉冲叠加控制系统焊接铝合金时,系统运行稳定,完全达到了焊接可靠再引燃电弧的需要。     

基于SF6断路器的故障分析及解决方法

六氟化硫（SF6）断路器因开断电流大、灭弧性能强、不易发生重燃和截流过电压、使用寿命长等特点,广泛用于110—550kV高压系统中。但SF6在2000℃以上分解形成的水和有毒的腐蚀性气体,对绝缘造成严重危害。预防SF6气体的泄漏、断路器绝缘水平下降、电器部件的腐蚀是一项重要任务,必须采取有效措施加以解决。     

一起并联电容器分闸多次多相重击穿故障分析

在变电站补偿电容器损坏经常发生,特别是在使用真空断路器切除无功补偿用并联电容器时,这严重影响了并联电容器的安全运行。本文针对一起较为少见的并联电容器组分闸多次多相重击穿故障,结合故障录波数据及对故障电容器的解体检查,用ATPDraw仿真程序模拟了这一过程,分析认为电容器用真空断路器分闸时多次重击穿产生的过电压及涌流是电容器绝缘击穿故障的主要原因,降低投切电容器用真空断路器的重燃率对于减少并联电容器故障至关重要。