特快速瞬态过电压和雷电冲击作用下特高压GIS绝缘特性

随着电压等级的提高,气体绝缘开关设备(GIS)的额定雷电冲击(LI)耐受电压和特快速瞬态过电压(VF-TO)水平的差异越来越小,由VFTO引起的绝缘事故也日益严重。为研究特高压GIS在VFTO下的绝缘耐受水平,设计了VFTO模拟产生装置,研究了不同气压下SF6棒-板和球-板间隙在VFTO和雷电冲击下的绝缘特性。实验结果表明:稍不均匀电场间隙在VFTO下的击穿电压高于雷电波;对于高气压下棒-板间隙,负极性VFTO下的击穿电压和伏-秒特性曲线位于雷电波之下;雷电冲击下棒-板间隙极性效应在一定的气压下会出现反转现象。分析表明:在不同冲击波前和振荡波尾的VFTO和雷电波作用下SF6气体间隙击穿特性的差异与放电过程中空间电荷行为的差异有关。     

纳秒脉冲下SF6气体放电特性

随着电力系统电压等级的提高,特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)对气体绝缘变电站(gas insulated switchgear,GIS)的安全稳定运行产生了越来越严重的威胁,为了提高设备运行的安全稳定性,促进设备小型化,需要深入分析VFTO下SF6气体的绝缘特性。因而该文利用基于半导体断路开关(SOS)的ns脉冲源SPG 200N的输出电压模拟VFTO波形的快速上升过程,黄铜板-板电极模拟GIS内的均匀场,研究了ns脉冲下SF6气体的放电特性,得到了重频耐受时间、施加脉冲个数等与重复频率的关系。实验结果表明,重频耐受时间随着脉冲重复频率的提高而降低,但击穿前所施加的ns脉冲个数与重复频率的关系比较复杂。随着气压的升高,临界击穿场强与气压的比值E/p有所下降,但在该文研究范围内其值仍高于理想状态下稳态电压对应的单位气压下临界值88.5kV/(mm.MPa)。获得的SF6放电特性为进一步明确VFTO下SF6气体的放电机理提供了实验依据。     

金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析

为研究金属氧化物避雷器(MOA)在特快速瞬态过电压(VFTO)陡波下的响应特性,设计制作了陡波电流源装置,并对MOA阀片进行了陡冲击电流波下的残压试验研究。结果表明VFTO下阀片残压较雷电残压增加20%左右。对现有的MOA陡波模型进行了概要总结,并分析了IEEE推荐模型和东芝提出模型的参数计算和适用范围。应用2种模型对252kV GIS试验回路中安装MOA的VFTO特性进行了初步仿真计算,初步结果表明模型参数的取值对计算结果有较大影响。因此MOA对VFTO的抑制作用需试验验证。     

低电压法现场测量GIS隔离开关操作VFTO

介绍在GIS现场采用低电压法测量550 kV GIS隔离开关操作VFTO(特别快速暂态过电压)的试验过程,测试结果用于验证EMTP数值计算参数的选取并修正,使550 kV GIS隔离开关操作VFTO波形和幅值的预测更为精确,指导和验证隔离开关重击穿燃弧时对地放电防治的设计。提出了推广在GIS现场安装后采用低电压法测量VFTO的建议,用于校验隔离开关设计、GIS及变压器等绝缘配合。     

GIS快速暂态过电压防护措施研究

利用ATP-EMTP仿真计算了GIS系统中隔离开关操作时引起的快速暂态过电压(VFTO),分析了防护措施对设备的保护效果。     

2.5MV特快速瞬态过电压发生器

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）以其占地面积少、密封性好,受环境影响小,运行可靠、维修周期长等优点在中国电网中得到了广泛应用。在330kV以上电压等级的系统中,开关动作产生的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）对系统有很大危害。为满足特高压GIS中VFTO的模拟,利用6MV敞开式冲击电压发生器与陡化装置结合的方法,研制出一种模拟VFTO产生的装置。通过增加GIS母线长度来补偿回路固有电感的影响,以及通过控制陡化间隙的击穿电压来控制输出电压幅值,使该装置可以输出幅值为2.5MV、高频振荡达到35 MHz的电压波,能够满足特高压试验对VFTO模拟的要求。采用外加积分器方式,制作了一种锥形电容传感器来测量该装置产生的电压波,测试结果表明该电容传感器可以满足试验的要求。     

抑制GIS中VFTO的铁氧体的特性研究

GIS中隔离开关操作时产生的特快速暂态过电压对电力系统及其设备的绝缘具有巨大的破坏力,本文提出了采用铁氧体来抑制GIS中隔离开关操作时产生VFTO的方法,分析铁氧体抑制VFTO的优点,对VFTO的抑制效果进行了实验研究和仿真分析,探讨了具有理想抑制效果的铁氧体参数的具体要求和对理想抑制参数的铁氧体尺寸的估算方法.     

800 kV升压变压器工程设计研究

由发电机出线直接升压到800 kV的变压器将在西北地区首次采用。该文将结合拉西瓦工程设计的要求,对一系列的技术问题加以研究与分析。根据工程设计和研究结果,变压器将采用三相组单相变压器,铁心采用三柱式,电压调压范围为800/!3-3×2.5%kV。由于GIS的断路器和隔离开关均设置分合闸电阻,使GIS产生的快速暂态过电压(VFTO)对变压器绝缘影响较小,以及我国800 kV系统过电压的限制水平,确定它的绝缘耐受能力。     

VFTO下变压器绕组的EMTP模型

为开展VFTO对变压器影响的研究,先由变压器绕组的S参数计算所需的电压传输函数,然后通过矢量匹配法对电压传输函数进行有理函数逼近,再应用多点Pade逼近降阶,在此基础上实现电路形成了变压器绕组的通用宽频EMTP电路模型。该模型的仿真结果与实测结果吻合,表明该方法简单、准确。     

GIS电压互感器的传递过电压试验研究

为了研究快速暂态过电压(VFTO)在气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)电压互感器上的传递特性,根据《GB20840.1-2010互感器通用技术要求》中对安装在GIS中的互感器的传递过电压限值及试验要求,研制了一套集B类冲击波的产生、控制及测量为一体的试验装置;基于该试验装置对110kV GIS用电压互感器进行了传递过电压试验,试验结果表明该B类冲击波测控装置能够满足IEC及国家标准要求,并得出GIS电压互感器的传递过电压具有线性传递特性的结论。