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。     

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。     

振荡型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布特性

利用振荡型冲击电压进行变压器冲击耐压试验具有波形易于调节、产生效率高的优点,为了研究振荡型类雷电冲击电压和标准雷电冲击电压波形在变压器绕组中分布特性的差异,利用能够产生不同类型冲击电压的发生装置,实际测量了变压器绕组各出线端的电压波形,研究和分析了其分布特性及影响规律。结果表明,相比标准雷电冲击电压波形,振荡型雷电冲击电压波形畸变更为明显,其对变压器绕组首端位置主绝缘和纵绝缘的考核严酷程度更高。     

振荡冲击电压下SF_6极不均匀场间隙的放电特性

根据IEC 60060-3所规定的振荡冲击电压波形,研究了在正极性振荡雷电冲击电压和振荡操作冲击电压下SF6气体极不均匀场间隙的放电特性,包括SF6压强(P)和50%起晕电压(UP50)关系、SF6压强(P)和50%击穿电压(UB50)关系等。并且比较了振荡雷电冲击和标准波雷电冲击下SF6气体极不均匀场间隙的放电特性的异同。结果表明,振荡型冲击电压因其振荡特性,使SF6极不均匀场间隙的放电次数增加,这有利用发现GIS中存在的例如导电尖刺等电极缺陷;等波头的振荡冲击波和双指数冲击波作用下SF6极不均匀场间隙的有着相似的放电特性,这对振荡型冲击波替代双指数波在较高等级的GIS现场耐压试验中的运用有重要的指导意义。     

1100 kV GIS设备振荡冲击试验电压下的波过程仿真计算研究

特高压GIS设备进行现场冲击耐压试验时,GIS内部在振荡冲击电压波作用下易发生电磁波折、反射,由此产生的电压波叠加后可能会高于标准要求的试验电压值从而危及GIS设备绝缘。为有效评估振荡冲击电压下GIS设备内部的过电压水平,优化GIS现场冲击电压试验方法。利用EMTP仿真计算软件,基于现场实际试验参数对GIS正常施加冲击耐压以及GIS发生闪络两种工况下的波过程开展了仿真计算分析,得到了GIS设备各节点的电压分布。结果表明,正常情况下对GIS施加振荡型冲击电压时,GIS各节点电压幅值差异较小,一旦发生内部闪络后,在截断电压波作用下,GIS支路末端电压会远超试验电压值进而引发二次闪络。针对该现象,根据仿真计算结果提出在试验回路中加入阻尼电阻的抑制措施,并结合现场实测进行验证。通过对仿真计算及现场实测结果的对比分析,大幅减少了现场冲击耐压试验次数,有效防止现场试验时过电压对GIS设备的损害,为今后开展1 100 k V GIS设备现场冲击电压试验提供了技术依据。     

不同类型雷电冲击电压下变压器绕组电压分布特性研究

研究表明,变压器在运行过程中所承受的雷电冲击电压在到达线端时均呈现振荡形式。为了研究不同类型雷电冲击电压在变压器绕组中分布特性的差异,本文笔者通过仿真建立变压器绕组模型,得到了不同冲击电压下绕组内部的响应。同时利用绕组分布电压测量平台,研究和分析了其分布特性及影响规律。结果表明,相比标准雷电冲击电压波形,振荡型雷电冲击对绕组端部绝缘的考核更加严格,但其对于绕组主绝缘的考核相对宽松。     

特高压GIS现场雷电冲击试验电压台阶现象分析EI北大核心CSCD

随着电压等级的提高,气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)的应用越来越广泛。为确保绝缘性能,GIS设备在入网前都要进行现场耐压及绝缘试验。雷电冲击耐压试验是GIS等高压电器设备现场试验必须进行的试验项目之一,但现场发现,雷电冲击耐压试验过程中存在波形畸变问题,在雷电波的上升沿会出现所谓的"台阶"现象。通过ATP-EMTP电磁暂态分析软件搭建试验系统模型,对电压波在特高压GIS负载内的传播过程进行了计算,并对出现台阶现象的原因进行了分析。结果表明,台阶现象是由负载的分布特性与各个电气环节间波阻抗的相互作用引起,高压引线与分支母线间节点处、分支母线末端集中性负载所产生的电压负反射是引起电压波形出现台阶的主要因素。根据以上研究,提出了存在台阶的试验电压波形波前时间的确定方法。     

非标准雷电冲击电压模拟技术研究

变电站内实际遭受的雷电冲击电压与在高压设备试验中所用的标准雷电冲击电压存在很大差异。为探讨变电站内设备实际可以承受的非标准雷电冲击电压与标准雷电冲击电压(1.2/50μs)的差异,设计了一种可以产生模拟非标准雷电暂态电压波形的电路,可对电路元件参数进行调节,研究电路中不同的元件参数对产生的非标准雷电冲击电压波形的影响。非标准雷电冲击电压波形大多是振荡型冲击电压波形,通过Matlab Simulink进行电路仿真,依据仿真设计出能够产生非标准振荡型冲击电压波形的电路。研究结果表明,仿真电路产生的电压波形与实际电路测量得到的冲击电压波形相比较基本一致。该研究为进一步探讨非标准雷电振荡型冲击电压对电介质击穿特性的试验奠定了基础。     

高电压大电容负载下雷电冲击电压波形的调试

介绍了一种改善大电容负载的雷电冲击电压试验输出波形的方法,分析了容性负载时雷电冲击电压波形振荡和过冲的原因,指出了调试雷电冲击电压波形常用的措施,并在冲击电压试验回路中串联RLC滤波电路来对现用低通滤波电路进行改进。仿真分析表明,改进后的RLC低通滤波电路比原先的RC低通滤波电路的波形平滑度好,雷电冲击电压波形波头振荡得到明显改善。     

直流电缆雷电冲击电压安全裕度研究

高压直流电缆是柔性直流输电技术的关键装备,直流电缆的绝缘厚度设计以雷电冲击电压安全裕度为重要依据。为了获得直流电缆的安全裕度,文中提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度试验方法,建立了相应的试验回路,对冲击电压波形参数进行了计算、仿真和验证,获得了波前时间为1~5μs、半峰值时间为40~60μs的冲击电压波形;提出了直流电缆雷电冲击电压安全裕度的分析方法,计算了电缆绝缘的电场分布。研究表明,文中所提方法可以获得直流电缆的雷电冲击电压安全裕度,为高压直流电缆绝缘厚度设计提供了依据。     

Evaluation of Breakdown Characteristics of Oil-immersed Transformers under Non-standard Lightning Impulse Waveforms - Method for Converting Non-standard Lightning Impulse Waveforms into Standard Lightning Impulse Waveforms

To lower the insulation specifications (specifically, the lightning impulse withstand voltage) of oil-immersed transformers and thus reduce equipment cost while maintaining high insulation reliability, it is required to identify the insulation characteristics under non-standard lightning impulse waveforms that are associated with actual surge waveforms in the field and quantitatively compare them with the characteristics under the standard lightning impulse waveform. In the previous research, field overvoltages in the lightning surge time region were analyzed, and four typical non-standard lightning impulse waveforms were defined. These four waveforms were used to measure the breakdown voltages and the partial discharge inception voltages on three models of the winding insulation elements of oil-immersed transformers. The average breakdown voltages were evaluated in terms of the overvoltage duration. This paper describes a method for converting of non-standard lightning impulse waveforms into standard lightning impulse waveforms with equivalent stress for the insulation. The constructed algorithm was applied to four examples representing two types of non-standard lightning waveforms. Due to the conversion into standard lightning impulse waveforms, the crest values were reduced by 14% to 26%. This seems to be a potential for reduction of lightning impulse insulation specifications of oil-immersed transformers.     

Virtual Instrument for Lightning Impulse Tests

We propose an objective formulation of the impulse analysis problem from a signal analysis viewpoint. The winding response is quintessentially that of a deterministic network to a finite energy signal, with breakdown and partial discharge being inherently nonlinear events. A significant improvement to the acquisition of waveforms is demonstrated by a virtual instrument approach. It retains the advantages of the time- and frequency-domain methods. The drawbacks of the transfer function method are highlighted and a new piecewise linear approach is proposed for analysis. Experiments on a discrete lumped parameter model of the winding are used to validate the PXI based instrument.     

基于LabVIEW平台开发的一种雷电冲击测量系统

基于虚拟仪器的设计思想及功能模块化的设计方法,通过USB接口将数字存储示波器与IPC(工业控制用计算机)结合起来作为硬件系统,以LabVIEW为应用程序开发平台设计雷电冲击测量系统,实现对数字存储示波器进行控制采样、平滑处理波形、计算冲击波形各种参数等功能。该系统具有人机界面友好、功能全面、操作简便的特点,经测试表明,系统运转正常,达到预期目标。     

冲击测量软件优化计算研究

随着自动测量技术的发展,目前冲击电压二次测量系统中测量硬件所记录的波形多进入测量软件进行分析计算进而提取波形参数,在冲击电压测量系统校准试验的不确定度评定中,由二次测量系统引入的测量不确定度分量在整个测量不确定度评定中占很大比重,而冲击测量软件作为二次测量系统中的重要一项,其测量准确度极大影响整个测量系统的测量不确定度,为评价冲击二次测量系统中测量软件的测量准确度,采用IEC61083:2013中附带的波形测试发生器(TDG 2.0.6)对所编制冲击软件进行测试,发现软件测试部分波前带振荡的波形时会出现波前时间T1测量结果超出允许误差的情况。针对以上情况,采用插值处理及两次曲线拟合的方法对测量软件进行改进后保证了测量软件的准确性;将国家高电压计量站自行编制的冲击测量软件与国际上另两家单位的测量软件测试TDG波形的数据进行对比分析,结果显示三款测量软件的准确度基本在同一水平。     

Evaluation of Breakdown Characteristics of Gas Insulated Switchgears for Non-Standard Lightning Impulse Waveforms - Breakdown Characteristics for Non-Standard Lightning Impulse Waveforms Associated with Lightning Surges

To lower the insulation specifications (specifically, the lightning impulse withstand voltage) of a gas insulated switchgear (GIS) and thus cut the equipment cost while maintaining the high reliability of its insulation performance, it is necessary to define in an organized way the insulation characteristics for non-standard lightning impulse voltage waveforms that represent actual surge waveforms in the field and compare them with the characteristics for the standard lightning impulse waveform quantitatively. In the preceding paper, lightning surge waveforms and disconnector switching surge waveforms at UHV, 500 kV, and 275 kV substations were analyzed and five to six non-standard lightning surge waveforms with basic frequencies of 0.6 to 5.0 MHz were identified. In this paper, the dielectric breakdown voltage - time characteristics were measured under several different conditions mainly for the quasi-uniform SF₆ gas gaps that represent an insulation element of a GIS toward four kinds of non-standard lightning impulse waveforms associated with lightning surges. As a result, in the tested range, the dielectric breakdown values for nonstandard lightning impulse waveforms were higher than for the standard lightning impulse waveform by 3% to 32%.     

自动气象站雷电过电压防护

分析了自动气象站的雷电过电压强度、入侵途径及危害,探讨了用接地防反击、屏蔽抗电磁干扰、多级重点保护电源、加装通信线路保护器和传感器采集器以及采用电位均衡连接等方法来防护雷电灾害,保证自动气象站正常有效的工作。     

棒形合成绝缘子的雷电冲击放电特性

在实验室中进行了 110、2 2 0kV不同伞盘结构的棒形合成绝缘子的雷电冲击放电特性试验 ,还与瓷绝缘子的特性进行了比较 ,用计算机处理分析试验数据得出了 5 0 %雷电放电电压与绝缘子结构长度的关系曲线。试验结果表明 ,伞盘结构影响因素较大 ,一大一小伞型结构最佳     

正极性雷电冲击电压下流注起始特性研究

流注是长空气间隙放电的主要过程,其起始特性具有重要的理论价值与广泛的工程应用。以往对直流电压作用下流注起始特性的研究较多,对冲击电压特别是电压上升率较大的雷电冲击电压下流注起始特性研究很少。采用基于光电集成技术的高压侧电流测量系统与空间电场测量系统,对1 m棒–板间隙在正极性雷电冲击电压下流注起始特性进行研究,提出了新的流注起始观测手段,获得不同半径棒电极、不同电压上升率下的流注起始电压与场强,拟合得到考虑电压变化率的流注起始场强判据,并验证了所提出判据的广泛适用性。另外,还对正极性雷电冲击电压作用下流注起始时延的变化规律进行研究,定量测量了流注的起始时延,为研究流注起始时延的概率分布奠定基础。     

导线雷电冲击电晕特性试验研究

雷电侵入波的特性对变电站内设备的绝缘裕度设计有较大的影响,而目前中国进行变电站设备雷电绝缘裕度设计中,忽略了输电线路的电晕会引起雷电侵入波衰减畸变,导致设计结果通常较为保守,因此有必要对雷电冲击电晕进行系统研究。在中国特高压交流试验基地开展了冲击电晕试验,对输电线路中常用的导线进行了雷电冲击电晕试验研究,总结了不同导线的雷电冲击电晕伏库特性曲线。试验结果表明:在雷电冲击下导线起晕较为明显,不同导线的伏库特性曲线表现出一定的规律性,且在正极性雷电冲击下导线表现出明显的起晕延时现象。基于试验结果可建立相应的线路冲击电晕模型,应用于电磁暂态软件中仿真计算线路冲击电晕对线路雷电侵入波的影响。     

影响绝缘子雷电冲击特性的因素分析

结合线路运行中绝缘子雷击故障的特点,对绝缘子悬挂方式、均压环的形状及均压环的布置方式进行了耐雷电冲击特性试验,试验研究结果表明并联绝缘子串的雷击击穿电压较单串时低;开口状均压环的均压效果和引弧效果均优于闭口状均压环;均压环的开口方向与导线垂直时,可保护绝缘子和导线。