12kV真空断路器投切并联电抗器合闸预击穿过电压的研究

12 kV真空断路器投切并联电抗器时可能会产生合闸预击穿现象,形成危险的过电压。为探明合闸预击穿产生过电压的情况和改进现有合闸仿真模型。笔者在运行电网上对一种型号的12 kV真空断路器合闸并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,并对合闸预击穿暂态过程和现象进行了分析。结果显示:该型号真空断路器的合闸预击穿率高达50%,且合闸预击穿相对地过电压均可超过4.0 p.u.。统计得到其合闸操作不同期特性、预击穿暂态过程中断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,并在ATP-EMTP中搭建真空断路器合闸预击穿MODEL控制模型。考虑电缆三相间的寄生参数,对该型号真空断路器合闸并联电抗器进行三相仿真计算,与试验结果对比分析显示,仿真结果与试验结果基本一致。     

选相抑制交流滤波器合闸涌流及过电压研究

换流站内交流滤波器投入过程会产生较大的涌流及过电压,对其内部元件和母线造成很大的冲击,严重威胁系统安全。文中结合高压断路器在不同开距下的电场分布特性计算出预击穿时间和实际关合时间,运用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了直流输电系统模型,仿真分析了计及预击穿特性和机械分散性的选相投切技术对抑制合闸涌流及过电压的有效性,同时分析了带电投入交流滤波器这一特殊工况下电容残压、合闸相角和合闸涌流的关系,最后结合模拟实验得出:考虑断路器的预击穿特性和机械分散性,选相投切技术可将74%的操作过电压抑制在0.02 p.u.以下;针对不同的电容残压选取适当的合闸相角可以有效地降低合闸涌流及过电压。     

选相投切对特高压变压器操作冲击绝缘的影响分析

基于特高压断路器的电场强度分布给出了合闸预击穿时间的均值和标准差,再利用ATP-EMTP软件对空载变压器进行合理建模,并进行不同剩磁情况下的电磁暂态仿真,对考虑预击穿和机械分散性影响下的操作过电压进行了统计分析。同时,对最佳相位合闸时产生的励磁涌流进行了分析讨论。结合低压模拟实验的最终分析表明：即使考虑断路器预击穿、机械分散性以及励磁涌流的变化后,选相投切技术仍具有抑制过电压的作用,再结合避雷器可将过电压完全限制在标准要求值内。根据GB/Z24842—2009标准给出了变压器操作冲击绝缘水平的推荐值,可供工程设计参考使用。     

选相抑制1000kV线路合闸过电压的仿真研究

为分析选相技术抑制1000k V空载输电线路合闸过电压的效果,首先研究了断路器的合闸预击穿特性和目标合闸相位,然后利用PSCAD/EMTDC软件的自定义模块建立了能考虑合闸预击穿特性及选相控制策略的合闸模型,最后对应用选相技术的1000k V空载线路统计合闸过电压进行了仿真分析,并与随机合闸、加装合闸电阻和金属氧化物避雷器下的统计过电压倍数进行了对比。结果表明:采用选相合闸技术配合避雷器的过电压抑制方式能将计划合闸过电压限制在1.6p.u.以下,将单相重合闸过电压限制在1.7p.u.以下,满足相关标准的要求,同时能够降低避雷器的吸收能量,并有效改善合闸的过渡过程。     

基于真空断路器预击穿特性的海上风电场集电网合闸暂态过电压仿真研究

海上风电场中压电缆集电系统真空断路器在闭合空载变压器操作中,真空断路器预击穿会在机端变压器的高压侧产生暂态过电压,该过电压与电缆作用产生高频振荡过电压将对变压器绝缘产生损坏。文中研究真空断路器预击穿产生高频暂态过电压的机理,在PSCAD/EMTDC暂态分析软件上搭建真空断路器预击穿现象的自定义模型,并将此模型应用于简化的海上风电场中压电缆集电系统模型,研究合闸初相角、电缆长度和机端变压器位置对暂态过电压的影响。仿真结果表明机端变压器位于机舱且合闸初相角为15°过电压陡度最大,在机端变压器加装扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置后,暂态过电压陡度得到了明显的抑制。     

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。     

GIS合闸过电压的场路结合分析

气体绝缘组合开关(GIS)例行操作时会产生快速暂态过电压,威胁GIS安全运行。对某220 k V GIS充电过程中发生的盆式绝缘子击穿故障进行过电压分析,使用有限元仿真软件ANSYS MAXWELL建立电磁场分析模型,提取GIS电容、电感分布参数;将分布参数导入ATP-EMTP,建立电磁暂态路分析模型,对不同状态下GIS的合闸过电压情况进行仿真计算。分析认为合闸时刻GIS母线存在感应电压是导致高幅值过电压进而击穿盆式绝缘子的根本原因。     

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.     

发电厂500 kV GIS升压站主变压器合闸过电压分析

发电厂GIS升压站具有高度封闭化的特点,在GIS断路器操作过程中产生的暂态过电压过程复杂。以某发电厂500 k V GIS升压站主变压器合闸过程中出现的绕组绝缘损坏事故为分析对象,采用电磁暂态分析软件ATPEMTP建立发电厂一次设备及变压器绕组分布参数等值电路,对故障变压器合闸过电压及变压器内部电压分布进行了仿真计算。分析结果表明,变压器合闸过程中未出现超过其理论耐受能力的过电压;通过合闸时刻变压器绕组电压分布与绕组损坏情况对比表明,变压器绕组绝缘击穿的原因是其自身绝缘缺陷。     

交流特高压GIS变电站的VFTO研究

指出特高压GIS系统的特快速暂态过电压会对GIS主绝缘及主变构成威胁。介绍了通过EMTP仿真软件建立的3/2台断路器主接线方式的特高压晋东南GIS变电站远景时期模型,计算投切主变、出线和母线可能产生的最大VFTO。认为投切主变可能产生的最大VFTO达2.51 p.u.,会对GIS本体主绝缘和主变匝间绝缘构成严重危害,投切出线和母线产生的VFTO对GIS本体主绝缘和主变匝间绝缘不构成危害。指出对于3/2台断路器主接线方式,遵循常规操作顺序,彻底消除投切主变产生的VFTO的措施。