分段电阻电弧模型下快速暂态过电压仿真及其对断路器中并联电容器的影响

超高压与特高压输电系统中,GIS及其相连设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压(VFTO)造成的绝缘威胁,而在VFTO的计算过程中,GIS设备模型的选取直接影响计算结果的准确程度,其中隔离开关的电弧模型尤为重要.首先从GIS本体结构出发,根据分布参数理论与电弧的动态物理过程,以及目前常用的两种电弧模型,提出了分段式电阻电弧模型,并结合某550kV GIS实际线路,利用Fortran语言和Matlab软件详细计算了三种电弧模型下GIS内部的VFTO,结果表明分段电阻电弧模型能够准确地模拟隔离开关电弧的物理过程,对于VFTO的数值计算与特性分析是实用的.其次,针对上述550kV GIS中由于隔离开关操作故障引起断路器并联电容器爆炸的事故,研究了断路器内部VFTO的分布情况,结果表明VFTO在双断口断路器两个并联电容上的分布存在差异,长时间的VFTO作用下,并联电容受到了热击穿的威胁.     

1000 kV GIS变电所VFTO特性研究

为确保特高压输电工程的安全可靠,结合我国特高压输电试验示范工程计算分析了GIS和HGIS变电所的特快速瞬态过电压(VFTO)。研究表明,GIS变电所隔离开关开合短线时可能产生高达3p.u.左右的VFTO,对GIS本体绝缘和二次设备可能构成危害。研究了GIS隔离开关装并联分合闸电阻对限制VFTO的作用后,建议GIS变电所采用并联分合闸电阻(约500Ω),提出了并联分合闸电阻的相关参数的建议值;GIS变电所中的主变压器和GIS是经架空线相连接,在变压器上的VFTO不高;HGIS变电所中的VFTO不高,在允许范围内,其隔离开关可不装并联分合闸电阻。     

750kV GIS中隔离开关取消合分闸电阻可行性研究

文中以西安南750 kV GIS电站为工程背景,研究取消750 kV GIS中隔离开关分合闸电阻的可行性。依据西安南750 kV GIS结构和电气接线选取了7种典型的运行方式,建立了ATP-EMTP仿真计算模型,分别对不同方式下隔离开关进行分合闸操作,研究分析各设备节点的电压幅值。对幅值较高的电压波形进行幅频分析,对过电压及VFTO进行绝缘配合校验。计算结果表明:取消隔离开关分合闸电阻后,不同接线方式下操作隔离开关时,进线套管、与被操作隔离开关相邻的断路器、与之连接在同一母线上且与之相邻的隔离开关上的过电压幅值较高,但均未超过设备的雷电耐受电压。因此可以得出结论:从绝缘配合的角度,750 kV GIS中隔离开关分合闸电阻可以取消。     

252kV GIS特快速暂态过电压和电流的影响因素分析

由于气体绝缘变电站(GIS)隔离开关操作而产生的快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),具有高频率、上升时间短、高幅值等特点,对GIS本体及相邻设备有较大危害。文中在隔离开关测量系统的基础上,研究了变压器耦合电容和隔离开关分合闸速度对VFTO和快速暂态电流(very fast transient current,VFTC)的影响。当变压器耦合电容分别取300、800、1 100 p F时,试验结果得出VFTO和VFTC的幅值会随着耦合电容的升高而增大。测量了隔离开关在6种不同劲度系数弹簧下的分合闸速度,研究了隔离开关分合闸速度不同时对VFTO和VFTC的影响,得出当隔离开关速度越慢时,隔离开关产生的VFTO的幅值越高。在两种不同弹簧速度情况下,统计了特快速暂态电压和电流的频率、幅值和上升时间,并进行了分析。     

限制GIS中隔离开关操作引起过电压的研究

根据GIS的结构特点,对一种带有并联电阻的隔离开关抑制VFTO的机理、作用进行了数值分析。通过研究可知, 由于隔离开关分合闸电阻有抑制VFTO的作用,GIS中所产生的VFTO的幅值不高,这对于GIS以及连接设备和二次控制装置的绝缘不会构成危害,但是GIS中的VFTO频率很高,对带有绕组的电气设备的绝缘水平,如变压器,会带来一定的影响。     

断路器暂态模型及参数对VFTO影响的仿真分析

气体绝缘变电站(Gas Insulated Substation,GIS)设备模型的选取是快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)仿真计算的关键,断路器作为GIS主要的电气设备,其模型及参数的选取必然会影响VFTO的仿真结果.为此文中利用EMTP-ATP软件对1 100 kV变电站进行建模,建立了考虑断路器结构的暂态仿真模型,分析断路器结构参数对VFTO的影响.结果表明,合闸电阻对VFFO的幅值具有明显的抑制作用;随着断路器并联电容的增大系统中VFTO幅值呈减小趋势,主要频率和频率幅值减小;断路器对地电容变化对不同节点处VFTO的影响程度不同;空载母线变化对母线端部和断路器处的VFT0影响最大.     

750kV GIS中运行方式对快速暂态过电压的影响

随着超高压气体绝缘变电站(gasinsulated switchgear,GIS)的广泛使用,GIS中由隔离开关和断路器操作引起的快速暂态过电压(very fast transient voltage,VFTO)引发的绝缘事故越来越多。以西北地区750kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序对不同运行方式下GIS上的VFTO进行了数值仿真计算和分析。计算结果表明:单电源运行时VFTO幅值更高,带电出线越少VFTO越明显,线路越短VFTO幅值越高,操作离送电侧越近的隔离开关VFTO幅值越高。运行方式对750kV GIS中VFTO有较大影响。     

断路器结构参数对GIS中特快速暂态过电压波形的影响

550 kV及以上电压等级的气体绝缘变电站(GIS)系统中一般采用双断口断路器,并装有均压电容.本文着重分析断路器均压电容、空载母线、接地开关状态等对GIS系统中特快速暂态过电压(VFTO)波形的影响.首先建立了考虑断路器结构的简化GIS分析模型,推导了系统中节点电压的频域解析解答,然后分析了断路器结构参数和接地开关状态对VFTO的影响.结果表明,随着断路器均压电容、对地电容变大以及断路器到隔离开关母线长度的增加,系统中VFTO主要频率变小,但各频率分量的幅值在不同节点处有不同的变化规律;空载母线末端VFTO幅值呈减小趋势,上升沿变平缓,变压器线圈处幅值变化比较小,上升沿陡度变化不大,但上升时间增大;接地开关断开时,断路器断口间电压较小,但断口对地可能产生过电压;接地开关闭合时,断口间和断口对地可能出现谐振过电压,在设计时应予以避免.     

变压器铁芯接地线上耦合VFTO信号的仿真研究

在对变压器铁芯接地信号(core earthing signals,CES)监测过程中,多次记录到侵入变压器的特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)冲击脉冲,这为检测VFTO冲击提供了新途径.为了研究VFTO耦合至CES的途径,并分析CES中VFTO信号的特征,首先对VFTO的产生过程进行仿真分析;其次建立绕组的高频暂态混合模型,仿真分析VFTO在绕组内的传输模式;最后建立铁芯高频电容耦合模型,并与前面模型进行联合仿真,分析VFTO致使CES中产生VFTO脉冲的全过程,总结VFTO脉冲特征,初步建立VFTO脉冲的特征知识库.同时,还对某水电站隔离开关分闸过程进行对比仿真,仿真波形与实测波形基本一致.上述研究表明,VFTO在绕组上同时存在沿线传输和电容耦合两种传输模式.VFTO可通过绕组与铁芯之间、铁芯内部的电容耦合至CES,产生VFTO脉冲,这些脉冲在隔离刀闸分闸过程中呈现出幅值逐渐增大、分布逐渐稀疏的特征,而在合闸过程则完全相反.通过该研究,获知了VFTO耦合至CES的全过程,总结了CES中VFTO脉冲的关键特征,进而证明了利用CES检测VFTO冲击的可行性.     

可变间隙电弧模型下特高压气体绝缘变电站快速暂态过电压的数值计算

为了更加准确地描述隔离开关操作时的电弧特性,提出了可变间隙电弧模型。以1 100 k V气体绝缘变电站(GIS)为例,利用EMTP电磁暂态程序,根据Mayer、Cassie电弧模型和气体击穿理论,详细计算了隔离开关操作时所产生的快速暂态过电压(VFTO)。并与实测数据进行对比,验证了模型的有效性。使用该模型进一步研究了隔离开关操作方式和操作速度对VFTO的影响,结果表明:隔离开关操作时,其电源侧过电压略高于负荷侧过电压值;隔离开关的操作方式对分合闸过电压幅值影响较大,可通过装设500?分闸电阻将过电压幅值限制在合理范围内;当分闸速度1.7 m/s时,VFTO幅值可降至1.1 Up(Up为最高运行相电压峰值)以下;当合闸速度2.5 m/s时,VFTO幅值可降至1.2 Up以下;当分闸速度0.5 m/s或合闸速度1 m/s时,VFTO幅值接近或达到理论最大值2.1Up,并呈现饱和状态。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于电流变化率的准恒频滞环电流控制方法

针对滞环电流控制存在的开关频率不固定,设计输出滤波器困难的缺点,通过对开关频率与滞环环宽关系的分析,提出了一种根据电流变化率调节环宽的准恒频滞环电流控制方法。控制方法根据电流变化率来实时调节滞环控制的环宽,实现开关频率的恒定;具有响应速度快和稳定性好的优点,同时克服了滞环电流控制开关频率不固定的缺点;较已有方法计算量小,不依赖于系统参数,容易实现,并通过理论推导和仿真证实了方法的可行性和正确性。     

What’s next for Cuba’s electricity sector?

Cuba’s electric sector is approaching an inflection point. Although the country has historically relied upon non-commercial barter agreements for imported oil to meet its electric demand, a combination of factors including reducing imports, increasing demand, and ambitious climate change goals suggest new pathways forward may be warranted. The way Cuba responds to near- and long-term challenges will help set the stage for its energy future. This article describes Cuba's electric sector and provides a set of key recommendations to consider going forward.     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

550 kV SF6 气体绝缘高海拔套管绝缘屏蔽结构

介绍了550 kV SF6气体绝缘金属封闭式组合电器（GIS）高海拔套管的绝缘屏蔽结构参数对电场分布的影响。针对套管单屏蔽结构方案,通过有限元法研究了接地屏蔽层翻边结构参数组合对套管内部最大电场强度的影响;研究了接地屏蔽层高度对GIS套管内外绝缘电场强度分布的影响。从而通过最优化接地屏蔽层高度和接地屏蔽层翻边结构参数组合,得到合理的套管内外电场分布,有效解决了高海拔型套管外绝缘修正后的内外电场分布均匀化问题,为550 kV SF6气体绝缘高海拔套管的绝缘结构设计提供了理论依据。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。