摘要：过电压下开关柜内电弧仿真对于开关电器设计与改造有重要意义。本文通过EMTDC/PSCAD对变电站投切并联电容器的仿真计算,考虑了不同重燃方式的影响,得到了开关柜内过电压波形。并在MALAB/Simlink建立基于Mayr-Cassie模型的电弧模型,通过对不同过电压下的电弧模拟仿真。得到了在过电压下电弧的电压、电流曲线。计算结果表明:模型能良好的反应过电压下电弧重燃的外部特性。

摘要：在气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中,隔离开关在操作过程中会产生快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),精确的隔离开关电弧模型对快速暂态过电压的仿真起着关键的作用。文中在分段电弧的基础之上,利用ATP⁃EMTP软件搭建了隔离开关多次重燃弧模型;为了研究负载端残余电荷对VFTO的影响,文中选取多组不同幅值的残余电压。仿真结果表明:基于分段电弧的多次重燃弧模型产生的VFTO谐波幅值比传统的时变电阻电弧模型要大;隔离开关间隙击穿次数会随着负载侧残余电压幅值的增大而增加,隔离开关两侧和变压器入口VFTO最大值不会造成绝缘击穿,相关数据对变电站绝缘设计有重要意义。

摘要：[目的]大量气体绝缘金属封闭开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)的投入使用产生了严重的电磁干扰,尤其是GIS中隔离开关在切合小容性电流等操作时,不具有灭弧能力,从而导致触头间介质发生多次击穿,电压陡波在紧凑的管道空间内迅速来回折反射叠加形成特快速暂态过电压(Very Fast Transient Voltage,VFTO)。[方法]本文采用适用于求解暂态地电位升的传输线模型,结合ATP-EMTP软件对VFTO及产生暂态地电位升(Transient Ground Potential Rise,TGPR)进行了分析计算。[结果]计算得到仿真模型中不同测点处的TGPR为582~762 V,通过与文献结果对比,误差分析的最大误差为3.77%。[结论]研究结果验证了仿真计算的正确性。

摘要：由于直流熔断器加工时的固有工艺误差,其在低过载电流下熔体易发生仅有部分狭颈燃弧的现象而导致熔断器出现过热、喷弧等故障,因此判断熔体是否会燃弧不均及燃弧不均下如何开断短路电流成为熔体设计的难点。针对这一问题,建立电弧燃弧过程数学模型及熔断器弧前过程的热电耦合模型,对不同条件下熔体起弧狭颈数量进行计算。在此基础上提出设置阶梯式狭颈的解决方案,以保证电流成功开断,改进设计额定800V/300A的直流熔断器并进行过载电流开断试验,结果表明该试品成功开断了500 A、1 kA及10 kA短路电流。试验结果验证了该设计方案的可行性和有效性,相关结论可应用于指导熔断器的设计。

摘要：针对我国南方部分地区35 kV架空输电线路雷击事故严重的情况,设计一种基于"疏导型"防雷理念和"气吹灭弧"相结合的灭弧防雷间隙,该间隙在输电线路发生雷击时能优先于绝缘子串闪络,将雷电流导入大地的同时熄灭工频续流。通过小电流灭弧特性试验和仿真建立的灭弧防雷间隙的PSCAD仿真计算模型,针对广西大化县35 kV架空输电线路的仿真计算结果和实际运行情况表明,输电线路安装灭弧防雷间隙可有效抑制雷击过电压,降低线路的雷击跳闸率。

摘要：随着分布式电源技术的发展,直流微网是未来发展的新方向,应用于直流微网快速保护的直流断路器是推动微网发展的关键技术。为此根据直流微网的保护要求提出了一种快速保护的混合式零电压开关(ZVS)直流断路器总体方案,设计了混合式直流断路器的结构和控制系统,并对其关键技术:基于快速斥力机构的真空开关,IGBTs并联技术和限压技术展开了研究。最后基于Mayr电弧模型和真空开关电弧电压建立了ZVS混合式直流断路器的仿真模型,仿真得到了混合式断路器的电流转移特性和开断配合特性。最后根据研究结论,综合得到了400 V/2 500 A开断电流10 k A,闭合时间200μs,开断故障电流时间<2 ms的混合式直流断路器总体方案。

摘要：随着新能源的大规模并网,电力系统对电网电压的精细化调控需求不断增加,使得有载分接开关的动作更加频繁,其触头电气磨损严重、故障率逐年上升。为探究有载分接开关的开关触头在绝缘油中的电气磨损情况,对有载分接开关滑动过程中所产生的电弧特性展开研究。基于流体动力学理论,建立有载分接开关的电弧等离子体仿真分析模型,仿真得到电弧的温度分布和有载分接开关触头表面温度分布特性,并在实验室搭建了有载分接开关的载流摩擦磨损试验平台,对触头间的电弧仿真模型进行了试验验证。结果表明,在起弧前,触头表面温度随时间慢慢升高,随滑动速度增大而下降;在起弧过程中,电弧温度极速升高,电流的增大,使电弧能量增大,电弧温度和触头表面温度升高;在滑动速度55 mm/s之前,电弧温度随着滑动速度增大而增大,当滑动速度介于55~100 mm/s时,电弧温度呈先下降后上升的趋势,电弧能量在滑动速度为90 mm/s时达到最小,该发现可为触头机构的优化设计提供参考。

摘要：低压交流故障电弧信号是低压交流故障电弧特性研究的基础,为此提出一种基于直接数字频率合成的故障电弧发生方法,并根据该方法设计并实现了故障电弧产生电路。该方法以Cassie电弧模型为基本模型,通过直接数字频率合成技术产生电弧信号,电弧信号经功率放大电路放大后耦合到负载电路,进而用于研究故障电弧特性。将实际电路输出数据与仿真模型数据进行对比,实验采集到的电弧电流信号与仿真电弧电流信号基本吻合,验证了该故障电弧发生方法的可行性和准确性。该电弧发生方法解决了传统电弧发生仪器操作繁琐、风险大、成本高等问题,方便了对低压交流故障电弧特性的研究,提高了实验效率及可重复性。

摘要：SF_(6)气体由于其优秀的绝缘和灭弧性能而被广泛应用于高压电力开关设备中。但是,SF_(6)是一种强温室效应的气体,因此,研究以氟化腈(C_(4)F_(7)N)气体为代表的新型环保气体作为SF_(6)的替代气体成为了目前高压电器领域的热点问题。文中针对126 kV隔离开关结构,建立了燃弧过程的磁流体动力学模型,采用SF_(6)气体和C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体的真实气体模型,对比研究了SF_(6)和C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在不同充气压力和触头运动速度下的燃弧过程。建立了弧后电击穿的评估方法,针对C_(4)F_(7)N/CO_(2)混合气体在隔离开关结构下弧后的温度及气压分布,预测了弧后最有可能发生电击穿的区域。文中的结果可以为新型环保气体在隔离开关设备中的应用和优化设计提供参考。

摘要：直流熔断器广泛应用于电力系统保护中,但对于系统中出现的低过载电流故障,直流熔断器易出现电流拖尾时间过长、导致熔断器过热喷弧甚至爆炸等问题。针对这一问题,建立了电弧数学模型,对熔断器燃弧过程以及在低过载情况下分断困难进行了机理性分析,并研究了不同的狭颈宽带比例对于分断结果的影响。考虑了熔断器的过零时间受限于熔断器瓷壳的体积结构,确定了最优的1∶3.25的狭宽比。最后以某型额定直流熔断器800 V/300 A为研究对象进行试验验证。试验结果表明,狭宽比在1∶3.25时取得了较好的分断效果。所提结论对于直流熔断器的优化设计以及电力设备的保护具有重要意义。