550kV GIS站VFTO计算及抑制方法研究

VFTO对设备的危害随着额定电压的提高而增大,超特高压VFTO的抑制对保障GIS变电站设备安全运行起到重要作用。文中提出一种阻尼母线的设计思想,该阻尼母线由镂空螺线管及与之并联的电阻组成,在工频下,对母线的绝缘性能、通流能力及力学性能不造成影响,在高频下,行波电流在电感端形成高电压,其两端阻尼电阻可在高压作用下吸收行波能量。文中建立某550kV典型GIS站VFTO计算模型,分别对该550kV GIS变电站检修转运行8种情况的40种操作方式下变电站各主要节点VFTO情况进行分析,得到隔离开关操作产生最大VFTO的分布图。依据最大VFTO幅值分布情况加装阻尼母线,经计算,由隔离开关操作产生的高幅值VFTO次数显著减少,整站VFTO最大幅值由3.0 p.u.降低至2.2 p.u.而将母线Ⅰ右端出现的3.0 p.u.的幅值降低至了1.4 p.u.。研究结果表明:阻尼母线可有效降低VFTO幅值及频率,对降低由于VFTO造成的GIS内部设备、外部连接设备以及二次设备的安全问题有显著效果。     

取消特高压GIS变电站隔离开关阻尼电阻的研究

在保证安全的前提下,取消1000kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)隔离开关的阻尼电阻,可减少故障率,极大提高特高压工程的经济性。因此,首先依托前期在交流特高压基地试验平台上的研究成果和工程经验,建立了芜湖变电站的仿真模型,并初步计算了特快速暂态过电压(VFTO)水平;然后通过比较试验平台与实际变电站的不同,对建模方法进行了修正,同时结合VFTO的产生机理对计算条件进行了修正,得到修正后芜湖变电站在本期和远期接线下VFTO水平略微超过允许值2087kV;随后,开展了GIS设备耐受VFTO的讨论,从VFTO波形、VFTO下的击穿特性、隔离开关耐受VFTO能力和绝缘配合方法方面,认为仿真计算结果相对实际过电压水平过于保守,且取2087kV作为绝缘耐受水平偏严在前述基础上,提出可取消芜湖变电站隔离开关阻尼电阻的结论。最后,通过调试结果的验证,表明取消芜湖变电站阻尼电阻是可靠的。本研究所用方法具备一定工程推广价值。     

550 kV GIS变电站中VFTO仿真计算及抑制措施

在气体绝缘变电站GIS(gas insulated substation)中,隔离开关进行分合母线时引起的特快速暂态过电压VFTO(very fast transient overvoltage)威胁站内设备安全,深入认识VFTO的特点并提出适当的抑制措施对于保障GIS变电站的安全具有重要意义.选取深圳某550 kV ...     

550 kV GIS隔离开关操作引起特快速瞬态过电压仿真研究

为计算分析洪屏抽水蓄能电站550 k V GIS变电站在电机以发电机和电动机运行方式下投切主变压器、母线、出线操作时的VFTO(特快速瞬态过电压)以及影响因素,采用EMTP-ATP电磁暂态程序建立了电路仿真模型。分析结果可知,主变压器处VFTO幅值并不大,但是在高频振荡分量作用下有可能激起局部共振过电压,对主变压器匝间绝缘有危害。同时,连接地上地下部分的长电缆加速暂态过程的衰减。最后选取较严重VFTO下的操作方式进行了主变压器VFTO抑制措施的研究,结果表明,在GIS母线与主变压器之间连接一条3 m长的架空线即可限制VFTO波前陡度对主变压器纵绝缘的危害。     

550kV GIS中快速暂态过电压仿真及防护措施研究

目前,随着全封闭组合电器(GIS)的广泛应用于电力系统,尤其是在超、特高压系统中,由隔离开关操作引起的特快速暂态过电压(VFTO)对设备造成的危害得到普遍关注。首先利用电磁暂态仿真软件(ATP-EMTP)仿真计算550k V GIS中在操作母线侧隔离开关的操作方式下一些主要节点的VFTO波形和幅值。然后提出并分析抑制GIS系统中VFTO的措施,分别是附加合闸电阻、加装避雷器、利用接地开关泄放残余电荷、主变高压侧加装并联耦合电容器的方法,为超、特高压GIS设备的设计及生产提供依据。     

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。     

铁氧体磁环抑制GIS的VFTO的可能性

研究了用铁氧体磁环抑制全封闭组合电器 (GIS)的特快速暂态过电压 (VFTO)的可能性。低电压模拟试验表明 ,在导体上放置铁氧体磁环等效于在导体中接入一个并联的电感和电阻 ,能够阻尼行波的传播 ,抑制快速暂态过程。     

基于频变传输线模型的VFTO幅频特性及抑制效果分析

在提出GIS母线等效模型和Dommel传输线模型的基础上,考虑线路参数频变特性推导快速暂态过电压(VFTO)计算表达式,理论分析不同结构参数对VFTO幅频特性的影响。仿真计算隔离开关(DS)闭合顺序和电压互感器(TV)位置对VFTO的影响,给出了不同抑制设备对VFTO抑制效果。研究结果能用于评价断路器断口电容、TV等效电容、母线长度、DS闭合顺序和TV安装位置等因素对VFTO的影响,评价合闸电阻、铁氧体等VFTO抑制措施的效果。     

GIS中金属氧化物避雷器对特快速暂态过电压的影响

气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)内部隔离开关切合空载短母线时产生的特快速暂态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)对电气设备构成严重的威胁。金属氧化物避雷器(metal oxide arrester,MOA)作为GIS中重要的保护设备之一,目前在VFTO计算中普遍采用对地电容模型或者非线性电阻模型,这忽略了VFTO暂态特性对MOA晶界层极化过程的影响。为此,结合MOA阀片的微观结构,通过分析交变电场下电介质的极化特性及其电流响应,提出了MOA暂态电路模型。以国内某550kV变电站为背景,采用EMTP软件对GIS中的VFTO进行了计算,分析了不同MOA模型下VFTO的差异,研究了MOA对VFTO波形、幅值和波前陡度的影响。结果表明,MOA暂态模型能很好地反映MOA在VFTO作用下的极化现象;MOA对VFTO有一定的抑制作用,它能使VFTO波形衰减,在一定程度上降低VFTO的幅值,并减缓VFTO的波前陡度。     

800 kV GIS变电站VFTO计算研究

GIS变电站在隔离开关操时会产生快速暂态过电压(VFTO)。由于VFTO幅值很高,将严重威胁GIS设备、变压器和与其相连的二次设备。为了给GIS变电站的设计、布置提供参考,文中运用有限元分析方法,对800 kV GIS变电站中主要设备参数进行了计算,并通过实际测量验证了计算的正确性。应用EMTP程序对某800 kV GIS变电站在6种不同操作方式下,隔离开关合闸时产生的VFTO进行了仿真,得出了6种操作方式下,VFTO的最大值和出现的位置。通过与安全限值比较,得出了该800 kV GIS变电站绝缘符合要求的结论。最后对残余电压、阻尼电阻和短母线长度等影响VFTO幅值的因素进行了研究。     

避雷器对GIS中快速暂态过电压的影响

本文采用EMTP软件对GIS中隔离开关操作时产生的快速暂态过电压(VFTO)进行仿真,研究避雷器对VFTO的抑制作用.对国内某550kV GIS水电站隔离开关4种操作方式下产生的VFTO进行计算和分析,优化选取避雷器在GIS内部母线上的安放位置.计算结果表明了,正常工作情况下,对于GIS内部由于隔离开关操作引起的VFT...     

铁氧体磁环抑制550 kV GIS中的特快速暂态过电压的试验研究

超高压气体绝缘开关设备(简称GIS)操作隔离开关过程中产生的特快速暂态过电压(简称VFTO)严重威胁GIS和相邻设备的绝缘安全,故文中利用真型550 kV GIS试验平台开展铁氧体磁环抑制VFTO的试验研究。首先介绍了关于此课题的国内外研究背景。然后阐述了磁环抑制VFTO的工作原理,详细分析了其特性,并根据实际情况选取铁氧体磁性材料制成的磁环。通过2 MV Marx发生器施加到GIS母线上的电压行波模拟隔离开关切合短母线产生的VFTO,分别在无磁环、25 cm铁氧体磁环串条件下进行系列试验。最后试验数据的整理和分析表明,铁氧体磁环对VFTO的幅值和陡度均有抑制作用,而且在磁化曲线的线性区,抑制效果随施加电压的升高而加强,但进入曲线饱和区后,磁环的抑制作用显著下降。试验结果证实了用铁氧体磁环抑制超高压等级的GIS中VFTO也具有可行性。     

VFTO抑制新方法研究——高频过电压抑制导线

VFTO具有波前陡、幅值高、频带宽、持续时间长等特点,是GIS变电站及邻近电力设备安全的巨大威胁,必须采取措施对其进行抑制。现有的几种抑制方法均有一定的效果,也存在相应的缺陷。据此提出一种高频过电压抑制导线的设计。抑制导线由GIS母线改造的镂空螺线管及与之并联的电阻组成,安装方式与常规母线无异。在工频下,其正常进行电流、电压波的传输;当有高频过电压时,起抑制VFTO的作用。文中对高频过电压抑制导线抑制VFTO的机理进行了分析,说明了其抑制VFTO的优势。然后从抑制导线的结构分析其抑制VFTO的效果,抑制导线主要组成部件包括4个部分:抑制导线本体、环氧玻璃支撑件、无感阻尼电阻、梅花触头等电连接部件。最后对抑制导线的设计难点进行分析,并提出相应的措施。验证了高频过电压抑制导线确实可以抑制VFTO的幅值和频率。     

GIS隔离开关带分合闸电阻抑制VFTO的研究

针对超高压GIS中开关操作或发生接地故障时产生特快速暂态过电压(VFTO)从而影响GIS及其连接设备和二次控制设备的问题,根据800 kV GIS结构特别是母线较长(采用分布参数模拟,并考虑频率特性)的特点,利用EMTP程序对28种接线方式进行数值仿真计算。结果表明:隔离开关装和不装分合闸电阻(500Ω)时VFTO最大幅值分别为1.2932、.976 p.u.;该电阻>200Ω时可抑制VFTO,使其幅值<1.7 p.u.。故800 kV GIS中VFTO幅值对设备绝缘的影响很小,这对于GIS及其连接设备和二次控制设备的绝缘设计非常重要。     

铁氧体磁环抑制GIS特快速暂态过电压研究

采用 EMTP软件对 GIS中隔离开关关合空载母线时产生的 VFTO进行仿真 ,研究铁氧体磁环对 VFTO的抑制作用 ,通过仿真计算结果分析 ,优化选取对 VFTO抑制效果理想的等效电阻和电感值 ,以便为选取合适的铁氧体磁环提供依据。并在低压条件下进行了模拟试验 ,据此验证仿真计算方法的准确性。     

考虑弧道电感特性的电弧电阻模型下VFTO的研究

影响快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)因素很多,其中气体变电站(GIS)设备模型的选择对VFTO计算结果精确度的影响不可忽略。笔者采用考虑弧道电感特性的电弧电阻模型,结合国外某1 000 k V GIS变电站,详细计算了GIS内部的VFTO,分析了GIS内部关键设备处VFTO的极值。结果表明,用考虑弧道电感特性的电弧电阻模型模拟隔离开关的电弧的物理过程,进而对VFTO研究是适用的。最后还研究了入口电容、静态电感、GIS支路长度对VFTO的影响。     

气体绝缘开关设备的隔离开关分合空载短母线时特快速暂态过电压及特快速暂态电流测量

为深入研究气体绝缘开关设备(GIS)的隔离开关分合空载短母线产生的特快速暂态过电压(VFTO),建立了252kV GIS试验回路并研制了VFTO、特快速暂态电流(VFTC)和开距测量系统。该系统采用手孔式电容分压器测量、Rogowski线圈及光纤传输系统、位置传感器分别测量VFTO、VFTC、开关开距。对上述测量系统进行了标定:VFTO测量系统低频截止频率<20Hz,高频截止频率>80MHz;VFTC测量系统带宽达到70MHz;开距测量系统误差<1.5%。结果表明各系统满足测量要求。试验结果表明:在试验回路上实现了隔离开关分合闸时VFTO、VFTC及开距的同时测量,获得了VFTO和VFTC的典型波形、隔离开关间隙的击穿电压特性和燃弧规律。该试验回路产生的VFTO幅值最大值为447.02kV,上升时间约为13ns;VFTC的幅值最大值为2.61kA,上升时间约为7ns。VFTO和VFTC的主要频率均为4.4、23.3、44.2MHz,主要取决于回路的电感、电容及暂态行波的折反射。间隙的击穿电压没有明显的极性效应。燃弧时间<2μs。     

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.     

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.     

主变压器与GIS之间不同连接方式及长度对入侵VFTO的影响

介绍特快速暂态过电压(VFTO)对变电站中主变压器的绝缘危害,借鉴变电站进线段限制雷电流的思想,本文提出利用主变压器和GIS之间的连接线来抑制入侵VFTO。基于单机、单变、单回路运行工况下的变电站仿真模型,利用EMTP软件从仿真的角度探讨了主变压器和GIS母线出口套管之间不同连接方式对入侵VFTO的影响,并详细分析了连接线的长度对VFTO的削弱作用。研究结果表明,采用GIL连接方式对抑制VFTO的效果最佳,此外仿真结果显示连接线越长,可能对削弱VFTO越有利。