开关型高压电网故障限流装置研制

针对日趋严重的电网短路电流超标问题,采用基于爆炸式快速开断载流桥体的大容量高速开关装置(Fast Switching Release,FSR)与限流电抗器一体技术研制了“节能型限流装置”,并在宁夏220 kV步桥变电站成功运行;基于高速大遮断容量真空断路器技术、短路电流快速识别技术、相控技术与限流电抗器相结合研制了“330 kV 开关型零损耗电网限流装置”,并在宁夏330 kV迎安I线成功进行2次短路试验。现场运行及试验结果表明:2种开关型高压电网故障限流装置从根本上解决了电网故障限流技术实用化中面临的安全性、可靠性以及经济性等关键问题,标志着电网故障限流技术取得了一个突破性的进展。     

断路器合闸电阻运行可靠性分析及故障诊断技术研究

合闸电阻作为断路器合闸过程中合闸涌流、操作过电压抑制的重要部件,主要应用在 800kV及以上电压等级输电线路与换流变电站交流滤波器场,其特殊的应用环境导致其故障率较均压电容、支撑绝缘件等其他电气部件高。然而,在合闸电阻日常运维与故障诊断过程中,无相应的标准与系统的方法对其是否存在缺陷以及故障后的故障原因进行分析。 本文首先对合闸电阻特性参数与工作原理进行介绍,之后对串联结构断路器与并联结构断路器分别进行运行可靠性与故障诊断技术研究。提出了动态电阻拟合、声振信号检测、绝缘性能测试、热容量测试等断路器运行过程中合闸电阻状态监测方法,以及基于 ICP的合闸电阻堆拼接、应力特性分析、电场仿真等合闸电阻故障诊断方法,最后通过设备解体验证了所提方法在合闸电阻运行状态检测过程中的可行性。     

基于大容量快速开关限制短路电流措施研究

为有效解决宁夏电网短路电流超标问题,提出一种基于大容量快速开关限制短路电流的方法。该方法以变电站母线分列运行限制短路电流为理论基础,分析了基于大容量快速开关限制短路电流的基本原理,在此基础上进一步深入研究了快速开关提升系统暂态稳定性的根本原因。以宁夏电网中某750 kV变电站330 kV母线发生三相短路故障为算例,分析比较了此方法与传统限制短路电流方法的效果,以及使用该方法后系统的暂态稳定情况。仿真结果表明:基于大容量快速开关的限制短路电流措施不仅能够显著地抑制短路电流,而且能够提升系统暂态稳定性。     

基于快速开关提升风电场低电压穿越成功率的研究

装设自动重合闸的风机馈线发生永久性故障时,并网点电压会发生两次跌落造成风机低电压穿越失败,针对上述现象提出了一种采用快速开关提升风电机组低电压穿越成功率的方法。该方法以国标为基准分析快速开关应用于风机低电压穿越场景的机理,利用快速保护断路器本体与控制系统的配合,较大程度地缩短故障电流对系统的冲击时间。以某风电场接入电力系统为例,在PSCAD/EMTDC中分别对比了采用传统断路器和快速开关的10 kV馈线发生各种短路故障时并网点电压的跌落情况。仿真结果表明:基于快速开关提升风机低电压穿越成功率的方法能够显著地缩短故障电流对系统的冲击时间,较大程度地保障风机在并网点电压两次跌落的情况下保持并网运行。     

银川东换流站中开关连锁逻辑的改进

针对银川东换流站现有的中开关连锁逻辑存在的问题进行了分析,提出了 2 种解决方案,分析结果表明:虽然闭锁中开关重合闸方式简单可靠,但是无法克服线路侧边开关偷跳问题,而采用母线侧边断路器分相位置开入方式即可解决银川东换流站中开关连锁逻辑存在的问题。     

便携式应急分合闸控制装置的研制及应用

针对 10 kV 柱上断路器的电磁操动机构在馈线远程终端(Feeder Terminal Unitm,FTU)直流电源消失或者容量不足时不能可靠合闸的问题,深入分析原因,研制了便携式应急分合闸控制装置,并应用到配电自动化调试及配电设备检修工作中。应用结果表明:便携式应急分合闸控制装置有效地满足了配电网停电检修时FTU及各类柱上配电设备对不间断电源的需求,应用范围广泛,安全可靠,具有一定的工程实用价值。     

基于快速真空断路器技术的发电机出口断路器装置

阐述了加装基于快速真空断路器技术的发电机出口专用断路器装置(GVFC),在系统短路故障或发电机自身故障时,可快速有效切除故障,保护发电机安全运行。在提高厂用电的可靠性,简化继电保护,缩短故障恢复时间,提高机组可用率方面效果显著。     

提高农村10kV配电网开关跳闸选择性的新方法

针对农村 10 kV 配电网线路长、分支多,线路各保护之间以及与变电站出线开关保护配合困难等问题,基于配电网自动化技术,对农村配电网开关跳闸选择性差进行了分析,提出了利用智能开关的来电延时合闸、电流保护、分界相间和自动重合闸功能,提高开关跳闸选择性的新方法,解决了开关保护难以配合的问题。结果表明:新方法不但可准确判断故障点,而且有效提高了农村 10 kV 配电网开关跳闸的选择性。     

变电站断路器合闸储能弹簧断裂故障分析

针对某变电站 231 断路器合闸储能弹簧断裂,引发断路器拒绝合闸故障问题,通过金相分析的方法进行了分析,结果表明:此次断路器拒绝合闸故障的原因是合闸弹簧材质不符合要求,质量不合格,引发合闸弹簧折断,造成合闸不成功,断路器辅助节点未切换,合闸线圈长时间带电而烧毁。     

具有串并联结构的363kV真空断路器温升研究

温升是高压真空断路器状态监测时需要重点考虑的技术指标,具有串并联结构的363 kV快速真空断路器对每一个灭弧室单元提出了更高的可靠性要求。为向363 kV快速真空断路器的温升监测提供参考,基于断路器的实际设计尺寸,建立了三维电磁-热耦合模型,引入辐射、对流、接触电阻等多重边界条件,采用有限元法计算得到了整机不同工况下的温度分布。计算结果表明:导电铜排和真空灭弧室触头温度最高,断路器整体在额定电流和短路冲击电流下的最高温度为73.3 C和93.3 °C,满足温升标准和热稳定性要求。     

快速真空断路器在限流技术中的应用

针对由于电网规模和单机容量的不断扩大,造成电网短路电流越来越大的问题,采用快速真空断路器技术,快速投入限流电抗器对短路电流进行深度限制,使得电网短路电流大幅度减小。经电网中压系统大量应用和 330 kV 线路安装考核验证,结果表明:采用快速真空断路器技术限制电网短路电流,避免了常规限流技术造成的较大运行损耗,实现了电网限流装置结构轻便、造价低廉、运行可靠、维护方便的目标。     

智能断路器保护算法的研究

针对智能断路器的工作特点,提出了一种基于采样值的可实现对故障点的快速检测的配电网智能断路器保护算法,并通过计算机仿真模型验证了算法的有效性。结果表明:相较于FFT算法,该算法具有计算速度快、无须同步采样的优点,特别适用于对经济性和可靠性要求较高且承担多任务的单CPU检测与控制系统的应用。     

金塘海峡海洋土动剪切模量与阻尼比特性研究∗

为探究金塘海峡各类海洋土的动剪切模量G与阻尼比λ特征,对金塘海峡四个钻孔不同埋深的各类原状海洋土进行了系列室内共振柱试验,试验结果表明:(1)各类海洋土均呈现出"低剪切模量,高阻尼比"的强非线性与滞后性特性;各类海洋土的最大动剪切模量G_(max)均随埋深的增加而增大,且粉质黏土、粉土、粉质黏土混粉砂、粉砂的G_(max)随埋深的增长速率依次减慢。(2)随着埋深的增加,各类海洋土的G/G_(max)―γ曲线移向右上侧,非线性特性减弱;相反,λ—γ曲线移向右下侧,土体的滞后性减弱。(3)给出了金塘海峡各类海洋土G/G_(max)―γ和λ—γ曲线随埋深变化的参数值。     

银川东换流站滤波器用断路器合闸问题分析及解决方法

由于换流站配置的交流滤波器需要频繁投切,为保证设备安全,换流站的交流滤波器开关会配置选相合闸装置,±660 kV银川东换流站交流滤波器3611、3612等小组断路器选相合闸装置现已不能在电压过零点进行准确的合闸。通过分析选相合闸装置的原理与现场的实际配置,分析了装置无法在过零点合闸的原因,并提出了考虑预击穿时间并定期对全站所有选相合闸装置进行重新整定的方法,解决了现场滤波器选相合闸问题。结果表明:该方法可以有效解决滤波器不能在过零点合闸问题,保证了直流系统可靠运行。     

利用新型快速断路器提升电能质量的研究

随着微电子器件与电力电子技术的飞速发展,用户对电能质量的要求越来越高。和传统的断路器相比,新型快速断路器采用了更高水平的灭弧技术,提升了机械动作性能,动作时间明显缩短,从接受跳闸命令到出口动作切除故障只需要大概 20ms的时间。通过 PSCAD仿真软件,在母线处分别对单相接地故障、两相接地故障等情况进行了仿真分析,验证了采用新型快速断路器技术,能够有效减小故障处电压跌落时间、故障恢复时间、三相电压不平衡等现象, 提升了电力系统的电能质量。     

基于CEEMDAN与样本熵的高压断路器机械故障诊断

依据高压断路器振动信号特性,提出一种自适应白噪声完整经验模态分解( complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与样本熵相结合的高压断路器故障特征提取方法。首先利用CEEMDAN将分闸振动信号分解成一系列内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF),然后利用相关系数法与归一化能量筛选包含信号主要特征信息的前7阶IMF分量,求取其样本熵作为特征量,最后采用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化支持向量机(support vector machine,SVM)分类器,对断路器不同故障类型进行分类识别。实验结果表明该特征提取方法能准确提取振动信号特征量,输入PSO-SVM诊断高压断路器故障能取得良好的效果。