550kV GIS不同冲击波试验电压作用下的电压等价性分析

由于目前GIS现场冲击耐压试验中出现了一些问题,人们对大型GIS设备冲击耐压试验采用振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波时GIS内部各节点的作用电压和电压分布情况以及两种试验波形下的耐压考核等价性等问题提出了质疑。从过电压的角度,利用数值仿真软件ATP-EMTP,模拟现场试验对某550 kV GIS设备分别施加振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点可能出现的最大电压值进行了仿真计算分析,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析,同时对现场试验中出现的盆式绝缘子闪络短路故障做了模拟计算分析,得出的仿真分析结论与现场试验结果十分吻合,为进一步完善现场试验方法,修订试验标准提供参考依据。     

特高压GIS现场冲击耐压试验暂态过电压及其抑制方法研究

气体绝缘金属封闭式组合电器(gas insulated switchgear,GIS)在电力系统中应用广泛,GIS现场冲击耐压试验中因内部存在缺陷而发生SF6气隙击穿或绝缘子沿面闪络时,会导致某些节点出现高频振荡暂态过电压,对GIS内绝缘性能良好、不存在缺陷的绝缘子构成绝缘威胁。文中针对南京1 000 k V交流特高压变电站1 100 k V GIS现场雷电冲击耐压试验工程,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对特高压GIS现场冲击耐压试验系统与故障电弧进行建模,分析了特高压GIS现场冲击耐压试验暂态过电压水平,并对过电压抑制方法进行了探究。研究结果表明:计算得到的放电过程电压波形与试验电压波形基本吻合,弧道电阻指数衰减模型能够准确模拟雷电冲击下GIS内的放电过程;放电引发的陡前沿电压波传播至被试GIS边缘节点时发生近似全反射,导致此类节点处出现幅值高于2 400 k V的高幅值过电压;参数取值为Cr=800 p F、Rr=100Ω的弱阻尼暂态过电压抑制器能够有效抑制2台断路器串联与接入3台断路器方式下空载套管顶端的高幅值过电压,且对未发生放电时的雷电冲击试验电压影响极小,具备应用于现场试验的可行性。     

振荡型雷电冲击电压和标准雷电冲击电压在220kV GIS中的分布特性研究

GIS具有优良的性能,被广泛应用于电力系统,其在出厂时会进行双指数型冲击考核其绝缘性能,而在现场试验时则会采用振荡型冲击电压波形,在两种冲击电压波形作用下GIS内部各节点的电压分布情况是进行试验结果分析的基础。为了掌握不同类型冲击下的电压分布情况,文中利用数值仿真软件ATP-EMTP,对某220 kV GIS设备进行了仿真建模,分别对振荡雷电冲击波与标准雷电冲击波两种电压波下GIS中波的传播情况和各节点出线的电压分布进行了仿真研究,并对两种电压波作用下的节点电压进行了比对分析。结果表明,相比振荡型雷电冲击,施加双指数雷电冲击时会出现相对较大的过电压,随着测量节点与入口处距离的增加,节点电压降低,波形的畸变减弱。文中的研究结果为GIS现场冲击耐压试验方案的确定、整体绝缘强度的判断提供了数据支持。     

750 kV GIS设备振荡型冲击耐压试验及仿真研究

现场冲击耐压试验对于保障GIS设备的安全稳定运行意义重大。在现场通常采用振荡型冲击电压来考核GIS设备的绝缘性能,依托某750 kV变电站,利用数值仿真软件ATP-EMTP对800 kV超高压GIS设备在振荡型雷电冲击波作用下的电压波形和冲击电压发生器参数进行了仿真计算,结合仿真计算结果,在现场对800 kV GIS设备的某一间隔进行了冲击耐压试验以检验设备的绝缘性能,分别进行了50%正负极性额定电压(±840 kV)下的冲击试验,75%正负极性额定电压(±1 260 kV)下的冲击试验,100%正负极性额定电压(±1 680 kV)下的冲击试验,并根据波形要求进行调波。结果表明,仿真计算对现场试验具有重要的指导作用,在现场按照仿真计算得到的冲击电压发生器参数进行设定所得到的试验波形与仿真波形一致。在50%、75%、100%电压作用下设备未发现放电、击穿等现象,设备绝缘性能良好。     

振荡型冲击电压在现场GIS耐压试验中的应用

为便于振荡冲击电压的现场应用,仿真研究冲击电压发生器电路参数对振荡型冲击电压波形的影响规律,通过试验前仿真计算指导现场冲击电压试验。研究发现调波电感对振荡型冲击电压波头时间有明显影响,电感越小,波头时间越短,同时效率越高。按照仿真所得电路参数获得现场振荡冲击电压波形,并成功应用于现场GIS冲击耐压试验中。     

振荡型冲击电压下SF_6气体中绝缘子沿面放电特性研究

振荡型冲击试验是近几年在高电压等级GIS现场耐压中广泛开展的试验项目。为了将这项单纯的"检验性"试验发展成为一项具备"诊断性"的综合试验,笔者首先建立了产生波形符合IEC 60060-3—2006标准要求的振荡冲击发生器及相应的局部放电检测系统,在此基础上,研究了GIS中常见的绝缘子沿面闪络缺陷在振荡冲击电压下的放电特性;总结了典型放电脉冲特征;分析了最大放电幅值、放电次数随外施电压的变化规律;讨论了放电发展过程。结果表明,振荡型冲击由于振荡特性有利于增加沿面放电次数,故而能更好地暴露出GIS内部隐患;最大放电幅值和放电次数均随外加电压的增加而显著增大。研究结果为现场开展振荡冲击下局部放电检测提供了试验基础。     

基于特高频法的雷电冲击电压下实体GIS导杆尖刺缺陷局部放电检测和分析

为保证气体绝缘组合电器(GIS)的安全运行,在现场开展冲击耐压试验越来越重要,振荡型冲击电压产生效率高,适合现场耐压试验使用。在开展冲击耐压试验的同时测量局部放电,可以更加全面掌握GIS的绝缘状态。导杆尖刺是GIS中比较典型的内部绝缘缺陷之一。为研究GIS导杆尖刺在雷电冲击电压下的局部放电特性,在实体330 kVGIS导杆上布置一尖刺缺陷,施加标准和振荡型雷电冲击电压波形,通过内、外置特高频传感器有效检测了局部放电信号,对比分析了标准和振荡型雷电冲击下的局部放电特性。结果表明利用多个特高频传感器可以有效检测冲击电压的局部放电信号;振荡型冲击电压下,放电信号既出现在电压波峰处,也出现在电压波谷处,而标准雷电,冲击电压下,放电只出现在电压的波峰附近;相比于标准雷电冲击电压,振荡型雷电冲击电压下的放电数较多而放电起始电压较低。     

冲击电压下SF_6气体绝缘典型缺陷局部放电特性研究

随着电网电压等级的不断提高,对于高电压等级设备现场只做工频耐压试验已不能满足电网安全需要,针对此情况,IEC推荐采用振荡型雷电波和振荡型操作波作为现场冲击耐压试验用波形,此外,为了对设备的整体绝缘强度进行合理判断,该标准还建议现场做冲击耐压试验的基础上同时进行局部放电检测。为了对比研究振荡型冲击与双指数冲击对绝缘作用的差异,文中首先建立了产生波形符合IEC 60060-3—2006标准要求的振荡冲击发生器及相应的局部放电检测系统,在此基础上,对比研究了GIS中典型缺陷在双指数冲击电压和振荡冲击电压下的放电特性。结果表明,振荡冲击能多次激发缺陷发生放电,更容易暴露出金属突起物缺陷。研究结果为现场实现冲击下局部放电检测奠定了试验基础。     

变压器感应式振荡型操作冲击试验及局部放电测量技术

IEC 60060-3标准推荐的振荡型冲击电压波形具有易于调波、产生效率高的特点。针对变压器感应式振荡型操作冲击试验技术进行研究,论述了变压器感应式振荡型操作冲击电压的产生原理,对其参数计算方法进行了研究;并提出了在变压器进行操作冲击耐压试验的同时进行局部放电检测的方法。仿真和试验结果表明,采用所提出的方法可以使用低电压设备产生符合IEC 60060-3标准的高幅值振荡型操作冲击电压波形,便于开展变压器现场操作冲击耐压试验;在变压器进行操作冲击耐压试验的同时进行局部放电检测具有可行性。     

特高压气体绝缘金属封闭式组合电器的现场冲击耐压试验方法

气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)的现场冲击耐压试验能够更有效地检测出金属尖刺、绝缘子断裂等集中性缺陷,已成为设备现场耐压试验的重要组成部分。为此针对1 000 kV淮南—南京—上海交流特高压南京变电站1 100 kV GIS现场雷电冲击耐压试验工程,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对特高压GIS现场冲击耐压试验系统进行建模,并研究了特高压GIS现场冲击耐压试验方式的选取与试验条件对电压波形的影响。研究结果表明:当负载电容C_t7 000 pF时,能够通过调节波前电阻使负载电压满足标准雷电波要求,当负载电容C_t7 000 pF时,无法得到标准雷电波;接入单台断路器的方式试验电压波形质量高,试验工作量大;接入多台断路器的方式试验效率高,但需降低对试验电压波形的要求。接入外置分压器会使电压幅值略微下降、波前时间增加;套管间高压引线长度增加会使波前时间略有缩短,并导致负载电压波形出现振荡,引线长度取20 m较为合适。