500 kV GIS变电站VFTO抑制措施研究

气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)具有绝缘性能好、占地面积小、检修周期长、运行安全可靠、不受外界环境影响等优点,得到了广泛应用.而GIS内部发生接地故障或隔离开关动作时,会产生高幅值、陡前沿的快速暂态过电压(VFTO),对GIS内部电气设备、外部连接设备及二次设备构成威胁,因此对VFTO抑制方法的研究已成为国内外普遍关注的重点问题.针对某500 kV交流超高压变电站GIS的VFTO抑制措施,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对500 kVGIS变电站、金属氧化物避雷器、铁氧体磁环进行建模,并对500 kV GIS变电站内由故障或隔离开关动作等引起的VFTO的抑制方法进行探究.研究结果表明,在GIS的出线套管外装设避雷器后,VFTO幅值出现明显下降,避雷器降低GIS内各点VFTO幅值的效果随着各点与避雷器距离的增大而减弱,且避雷器不影响VFTO的陡度;在GIS隔离开关附近导杆处装设磁环后,能在降低VFTO幅值的同时,削弱VFTO的陡度;避雷器与磁环相结合,能极大降低VFTO幅值,并削弱其波形陡度,降低VFTO对GIS内外电气设备的威胁.     

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。     

避雷器模型对快速暂态过电压仿真的影响

GIS中,在隔离开关操作时产生的快速暂态过电压（VFT0）下利用EMTP软件对避雷器的模型进行分析,研究各种避雷器模型的优缺点.以国内某550 kV GIS变电站为例,列举了2种操作方式,并对其产生的VFTO进行计算和分析,讨论了在不同避雷器模型下,对其VFTO仿真结果的影响.计算结果表明：正常工作情况下,GIS内部由于隔离开关操作会引起VFTO,不同模型下VFTO计算结果不同;对地电容和非线性电阻模型下,由于模型过于简单,结果误差较大;考虑极化效应和IEEE的模型计算结果较为准确,但仍存在问题,有待进一步研究.     

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。     

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。     

采用投切电阻抑制特高压GIS中特快速暂态过电压

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关的操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),可能导致GIS本体及其相连的设备(如变压器)绝缘损坏,并可能产生电磁干扰,影响二次设备。国家电网公司正在建设的中国1000kV交流特高压试验示范工程中,晋东南变电站采用GIS。计算表明,在不采取VFTO限制措施的情况下,晋东南变电站GIS本体承受的VFTO较高。为限制VFTO,建议在晋东南GIS隔离开关装设投切电阻。若采用500Ω投切电阻,VFTO峰值可由2.6p.u.下降到1.4p.u.。分析装设投切电阻对VFTO频率特性、陡度、陡波上升/下降幅度的影响,仿真隔离开关操作过程中多次重燃现象,并确定多次重燃过程中隔离开关投切电阻吸收的能耗。     

550kV GIS内部快速瞬态过电压计算与分析

随着全封闭气体绝缘变电站(GIS)运行电压等级的提高,在330kV以上的GIS中,设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压(VFTO)的影响,它对变电站内的设备特别是变压器等构成了新的影响. 以某抽水蓄能电站为研究背景.利用Fortran语言和Matlab软件详细计算和模拟了该电站在多种操作方式下550 kVGIS内部的快速暂态过电压(VFTO),简单讨论了电缆长度对VFTO的影响,重点分析了VFTO对主变和其他电气设备绝缘可能带来的影响.结果表明,由于连接主变与GIS的长电缆明显抑制了主变侧的VFTO,该项目中涉及到的VFTO不会引起主变的匝间绝缘击穿.     

特高压泉城站1000kV GIS VFTO仿真研究

GIS变电站隔离开关的操作会产生特快速瞬态过电压(VFTO),可能损害一次设备的绝缘,并可能对二次回路引起电磁干扰。针对特高压泉城站1000 kV GIS隔离开关操作产生的VFTO进行了仿真,确定了VFTO水平,提出了抑制措施。     

750kV GIS变电站VFTO特性分析

为评估特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)特性及其对主要电气设备的危害,结合我国西北电网中某750 kV气体绝缘金属封闭开关设备(gas-insulated metal-enclosed switchgear,GIS)变电站,进行了大量的仿真计算,初步掌握了GIS内、外部主要部位VFTO的分布情况,并得出该变电站最大VFTO幅值在相关设备耐受能力范围内的结论.在此计算基础上进行了现场实测,准确掌握了750 kV GIS变电站VFTO实际幅值、波形及频率等重要特性参数.现场实测结果对于750 kV GIS中隔离开关的倒闸操作具有实际指导意义,同时也为1 000 kV交流特高压GIS设备中VFTO的实测及倒闸操作积累了经验和数据.     

特高压交流试验示范工程GIS隔离开关带电操作试验

为验证我国特高压交流试验示范工程金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关带电操作的安全性,在长治、南阳和荆门变电站对所有特高压GIS隔离开关进行了带电操作试验。在前期特高压GIS和复合型气体绝缘金属封闭开关设备(hypid gas insulated switchgear,HGIS)中特快速瞬态过电压(very fast transi-ent overvoltage,VFTO)实测研究基础上,开展现场典型运行方式下隔离开关带电操作,监测产生的VFTO和暂态壳体电位(transient enclosure voltage,TEV)。试验初步得出了特高压变电站实际VFTO和TEV水平及分布,结果表明:特高压GIS隔离开关的带电操作是安全的,但应注意产生的TEV对二次设备的影响,阻尼电阻能够有效抑制VFTO和TEV。带电操作试验的开展为今后特高压GIS隔离开关的带电操作提供了依据。