应用于快速接地开关的电机操动机构设计

为了解决快速接地开关高速分合闸操作中触头震荡严重和电机转矩脉动大的问题,提出了一种适用于快速接地开关的新型电机操动机构及其控制策略.设计一种采用SVPWM矢量控制策略的电机操动机构控制系统,完成控制系统的设计,搭建仿真模型并分析.开展应用于快速接地开关的电机操动机构分合闸特性试验.结果证明,采用SVPWM矢量控制策略进行开关的分合闸操作可以有效改善开关停止过程的震荡问题和电机转矩脉动问题,验证了电机操动机构设计的合理性.     

SF6在微水微氧下放电分解机理的研究

从微观方面和能量角度,对在微水微氧作用下SF6放电分解的研究较少。故文中基于密度泛函理论,对在常温常压下含有微水微氧的SF6放电分解过程进行仿真研究。首先,对SF6分子及其主要放电分解产物进行模型构建,对SF6分子放电分解为低氟硫化物的反应进行仿真计算,得出反应前后的能量变化;其次,分析低氟硫化物与微水微氧的反应;最后,计算SF6放电分解主要产物的电离参数,比较产物的相关电离参数与SF6气体的差异。研究表明,在常温常压下SF6分解的低氟硫化物SF3·、SF4、SF5·与微水微氧反应,为SF6放电分解的主要途径;SF6放电分解产物的电离能量均大于11 eV,高于低温等离子体中多数电子的能量,具有较好的耐电强度,但大部分分子耐电强度和结构稳定性弱于SF6,由此GIS/GIL等气体绝缘设备中的SF6分解后整体绝缘性能弱于分解之前。     

采用相控关合技术限制背靠背换流站涌流的仿真研究

针对换流站滤波器电容器出现漏油与爆炸的现象,结合背靠背换流站工程,运用ATP软件,分析换流站220kV侧交流滤波器关合时的涌流特征,计算不同类型滤波器关合时的涌流。结果显示:对于SC型滤波器,使用相控关合技术可将其关合的涌流倍数限制在标准规定的范围内;而对于HP12/24和HP3型滤波器,其涌流值较小,可不采用相角控制技术。考虑到断路器操作时的动作时间分散性,为将合闸涌流倍数限制在标准规定的20倍以下,对不同绝缘强度下降率(rate of decrease of dielectric strength,RDDS)的断路器进行研究,得到了RDDS与断路器合闸时间分散性对滤波器断路器相控关合初相角的影响,为背靠背换流站滤波器组相控关合断路器的选取提供了依据。     

非平衡态SF_6等离子体弛豫特性研究

从等离子体动力学的角度出发,求解描述带电粒子碰撞过程的Fokker-Planck动力学方程,计算非平衡态下SF_6等离子体中电子的慢化频率、偏转频率、平行扩散频率和动能交换频率,分析了电子速度减慢、动能耗散以及电子与重粒子间动能传递的能力;求解粒子间能量变化率,得到电子-电子、电子-重粒子、重粒子-重粒子间通过碰撞达到温度平衡所用的时间。研究结果表明:SF_6等离子体由非平衡态向平衡态过渡所需的时间应该采用电子-重粒子间的温度平衡时间表征,压强0.1~2.0 MPa下,当SF_6气体处于绝缘介质和导电通道临界状态时(等离子体温度3 500~4 000 K),SF_6等离子体由非平衡态过渡到平衡态所用的时间在9.5~535.9μs;高压SF_6断路器介质恢复(热恢复过程持续时间10μs左右)和隔离开关多次重燃(单次燃弧持续时间小于10μs)等过程中的非平衡态SF_6等离子体很难过渡到平衡态。     

SF6/N2流注放电仿真及协同效应研究

建立反映气体放电过程中粒子运动特性的二维流体模型,采用有限元和通量校正传输法对该模型进行数值求解,计算了50%SF₆+50%N₂在均匀电场下的放电规律,模拟了流注发展过程中粒子密度的分布情况,分析放电过程中带电粒子对均匀电场的影响。搭建气体放电实验平台,测量平板电极下绝缘间隙5 mm时SF₆/N₂混合气体的击穿电压,将SF₆/N₂击穿电压的实测值与折算值进行对比,研究不同混合比、气体压强对SF₆/N₂协同效应的影响。结果表明：随着流注向阳极运动,放电间隙内的电子数密度不断增大;在放电初始阶段,空间电荷对电场的影响很小,随着电荷数量不断增加,空间电场产生明显畸变现象。SF₆/N₂混合气体击穿电压的实验测量值大于折算值,且SF₆含量越高,实测值和折算值越接近。可以看出,SF₆/N₂的协同效应在含有少量SF₆时较明显,而当SF₆含量较高时,混合气体的协同效应减弱。     

高压断路器开关电容网络电机操动机构控制系统研究

高压断路器电机操动机构响应时间对电力系统的安全性能起到了至关重要的作用.为了降低电机操动机构的响应时间,提高分合闸速度,本文针对高压真空断路器电机操动机构控制装置设计了一套满足断路器动作要求的开关电容网络.通过改变电容器组串并联的方式满足断路器分闸或合闸过程中对电压等级的要求,并添加了驱动电机转角位置反馈和电压反馈,使...     

快速暂态过电压对断路器中并联电容的影响

某550kVGIS中由于隔离开关操作故障,引起了断路器并联电容器爆炸。为找出该事故的原因,利用Fortran语言和MATLAB软件详细计算该电站GIS内部的快速暂态过电压(VFTO),分析了VFTO对断路器中并联电容的危害,并讨论了断路器中合闸电阻对VFTO的影响。结果表明,VFTO在双断口断路器的两个并联电容上的幅值有差异,并且在隔离开关操作过程中,并联电容上受到了热击穿的威胁,这也是造成此次事故的主要原因。同时研究结果还表明断路器中的合闸电阻可以抑制VFTO的幅值,缩小VFTO的频率范围。     

C4F7N/N2混合气体复原过程研究

C₄F₇N/N₂混合气体是目前潜在替代SF₆的绝缘介质之一。C₄F₇N/N₂混合气体分解与复原过程的研究,对于深入了解该混合气体的熄弧性能具有重要意义。首先,模拟C₄F₇N/N₂混合气体在0.3～30 kK热平衡条件下分解产物粒子浓度的变化;然后,确立C₄F₇N/N₂混合气体的分解路径及粒子种类并计算出各反应的正、逆向速率常数;最后,引用0.1 MPa下C₄F₇N/N₂混合气体弧后温度衰减曲线,作为模拟弧后C₄F₇N/N₂混合气体复原过程中的温度变化数据,通过Chemkin软件计算弧后C₄F₇N/N₂混合气体各...     

550kV全封闭组合电器快速暂态过电压影响因素分析

分析了550kV全封闭组合电器(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关(disconnector,DS)操作时产生快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)的影响因素,提出了抑制GIS系统中VFTO的方法。以董箐水电站为研究背景,根据550kVGIS结构及运行特点,在计算了隔离开关7种操作方式下VFTO的基础上,分析了VFTO对变压器绝缘的危害与对避雷器计数器的影响以及残余电荷电压和合闸电阻对VFTO幅值与频率的影响。针对在建的特高压输变电系统,提出了抑制VFTO的措施,可为特高压GIS设备的生产与运行提供参考。     

真空断路器电机操动机构RBF-PID控制方法研究

为提高真空断路器分合闸性能和智能化操作水平,提出了适用于真空断路器电机操动机构的RBF-PID控制方法,结合有限转角永磁无刷直流驱动电机动态数学模型,分析了驱动电机转速响应特性和运动过程可控性,构建了电机操动机构神经网络控制方程,对PID控制参数进行优化整定,分别计算分析常规PID和RBF-PID控制方法作用下真空断路器操作速度的跟踪特性。研制了电机操动机构速度控制系统,开展了真空断路器电机操动机构速度跟踪特性实验,结果表明,采用RBF-PID控制方法可以有效降低速度跟踪误差,操作过程中最大跟踪误差小于0.2 m/s,满足真空断路器智能化操作要求。