VFTO作用下电子式互感器辐射电磁场数值计算与分析

为研究气体绝缘金属封闭开关(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关分合闸操作时产生的特快速暂态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)对电子式互感器的电磁辐射干扰,建立了GIS电子式互感器的仿真模型,以实测VFTO波形为激励源,基于隐式时域有限元法计算了VFTO穿透绝缘接线端子圆盘辐射至二次金属采集箱的暂态电磁场分布。结果表明VFTO作用下辐射至金属采集箱内的暂态电场强度和暂态磁场强度均远远超出现有电子式互感器采集单元的电磁兼容试验标准。提出了减小接线端子原盘直径及增大金属采集箱与GIS外壳连接长度的抑制措施,仿真验证其可获得较高的屏蔽效能。研究成果可为电子式互感器的VFTO电磁辐射干扰抑制设计提供理论依据与技术支持。     

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。     

气体绝缘开关设备的隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响

为深入研究气体绝缘开关设备(GIS)隔离开关分合操作对电子式互感器电磁兼容特性的影响,研究了隔离开关操作过程中电磁干扰信号对电子式互感器影响的大小与各种耦合途径,建立了基于500 kV GIS隔离开关分合操作的电子式互感器电磁兼容试验系统。利用开发的试验系统,对500 kV GIS隔离开关操作产生的暂态过程进行实地测量,并对系统中接入的电子式互感器进行输出测试。试验系统获得了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以及电子式互感器典型故障。结果表明:该试验回路产生的VFTC幅值最大值为826.8 A,上升速率约为6.51 kA/μs;VFTO最大过电压倍数为1.22,上升速率约为17.2 kV/μs;暂态测量结果与理论预期水平较相符,准确地反映了暂态过程的真实情况;电子式互感器IEC标准与现场电磁环境存在显著差异;针对电磁干扰的不同耦合途径提出的抗干扰措施,可有效提高电子式互感器电磁兼容水平。     

VFTO对电子式互感器及采集装置的影响及控制措施

为了探索解决智能变电站GIS隔离开关操作对电子式互感器及采集装置的影响问题。本文首先通过分析GIS隔离开关操作过程中VFTO产生的机理及对电子式互感器的影响。然后采用EMTP仿真软件对隔离开关操作过程中VFTO的产生过程进行仿真,对软件仿真结果进行了详细分析,得出了隔离开关操作过程中VFTO的分布规律。针对仿真得出的分布规律,提出了通过在电源端口增加过电压抑制设计、信号端口采用三级防护电路、优化机箱结构与屏蔽设计、优化数据采集及控制算法等防范措施进行抑制的解决方案,仿真结果表明,该方案能有效抑制隔离开关操作过程中VFTO的产生,最大限度减小VFTO对电子式互感器及采集装置的影响,减轻现场运维工作量,提高智能变电站电子式互感器的运行可靠性。     

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器（GIS）中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）有可能在GIS及其相连设备引起故障，已有的VFTO抑制方法存在种种不足，文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性，应用Jiles—Atherton模型对磁环仿真，模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合，验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明，磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量，从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的哀减、降低了VFTO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS系统中加入磁环前后的VFTO，结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。     

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。     

GIS用电子式电压互感器的VFTO抑制方法研究

针对GIS中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)导致有源电子式互感器采集卡损坏的问题,提出了一种新的VFTO抑制措施。首先研究电子式互感器中电容分压器的幅频特性,并推导出有源电子式互感器在高频条件下的分压比,通过计算得到作用于电子式互感器二次侧采集卡上的过电压幅值。进一步提出了在电子式互感器的电容分压器上插入同轴金属圆柱筒的方法,提高了电容分压器高频分压比,降低了VFTO的二次侧输出电压值。仿真结果表明,该方法大幅降低了VFTO作用于采集卡上的过电压,从而对采集卡形成保护,提高了电子式互感器运行的稳定性。     

隔离开关多次重燃的VFTO计算模型

为更准确反映隔离开关操作过程中的特快速暂态过电压（VFTO）的全波形,建立了包含击穿电压、燃弧电阻、断口电容等动态因素模块的特高压GIS隔离开关多次重燃模型,为仿真隔离开关多次重燃下的VFTO提供了研究思路。     

铁氧体磁环抑制252 kV GIS中VFTO的试验研究

气体绝缘开关设备(GIS)内隔离开关操作过程中产生的特快速暂态过电压(VFTO)威胁GIS和电力系统的安全运行,需要采取有效措施进行抑制。为验证铁氧体磁环对于实际GIS内VFTO的抑制效果,利用真型252 kV GIS试验平台,在电源电压分别为50 kV、100 kV以及140 kV时进行了无磁环、20 cm铁氧体磁环串、40 cm铁氧体磁环串的系列对比试验。对试验结果的统计和分析表明,铁氧体磁环对VFTO中的不同频率成分均具有抑制作用,对于VFTO波形的主要参数包括过冲系数、最大峰值电压、最大峰值陡度、第一峰值电压、第一峰值陡度都有显著的抑制效果。在试验条件下,击穿电压的大小对于抑制效果没有显著的影响。试验结果证实了在实际GIS设备中安装铁氧体磁环抑制VFTO的幅值和陡度的可行性。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压的全过程测量方法

特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltages,VFTO）是超/特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）设计和运行中十分关心的问题,试验研究VFTO的特性是非常必要的。VFTO包含特快速瞬态分量、工频分量和准直流分量（空载母线残余电荷电压）,其中VFTO的瞬态分量在GIS中以电压波的形式传播,致使不同位置的VFTO波形具有显著差异。因此,试验研究VFTO的关键是对VFTO时间过程和空间分布的全过程测量。研究了VFTO测量方法,采用手孔式电容传感器与阻抗变换器相结合的方法实现了全过程测量,研制出测量频带为0.003 Hz~100 MHz和波形记录时间为200 ms的测量系统;采用多个测量系统,并基于隔离开关触头间隙击穿时的电磁波辐射信号,研制出了同步触发装置,实现了对GIS上不同位置的VFTO空间分布的测量。     

VFTO对GIS中电子式互感器的电磁干扰研究

针对气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中特快速暂态过电压（VFTO）引起的电子式互感器电磁兼容问题,首先建立了基于逻辑判断的VFTO电磁骚扰源系统模型,对互感器端过电压信号的幅频特性进行了仿真分析,通过对比实验数据验证了系统模型的正确性;然后建立了GIS管道和电容分压型电子式电压互感器的三维模型,对VFTO产生的辐射干扰进行了仿真分析,辐射电磁场计算结果与已有文献报道的误差为8.3%。此外,通过优化互感器的物理结构进一步研究了VFTO辐射干扰的抑制措施,仿真结果表明所提措施的抑制率达到了72.4%。     

杂散电容对VFTO的幅频特性影响分析

GIS内的隔离开关在分、合闸操作过程中,会产生快速暂态过电压(VFTO),其陡度大、频率高,会干扰二次设备的测量并引起TEV及TGPR,对系统的安全稳定运行以及电网智能化监测产生不良影响。介绍GIS与VFTO的相关背景,阐明了系统仿真等效模型的搭建过程。针对断路器均压电容、隔离开关对地电容、电压互感器对地电容等杂散电容参数变化对VFTO的幅频特性的影响进行了较详尽的分析,并给出了一些参考性的建议。     

三峡电站GIS快速暂态过电压现场试验及分析

特快速暂态过电压(VFTO)是危及全封闭气体绝缘组合电器(GIS)及变压器绝缘的一种电磁暂态现象。为了获取三峡电站的VFTO的幅值和频率等特性参数,考验VFTO是否超过变压器的绝缘水平,介绍了三峡电站GIS通过隔离开关操作产生并测量VFTO的波形现场试验方法、试验接线及操作步骤。试验采用电容耦合式传感器获取变压器的VFTO波形,分析了3种典型运行方式下的VFTO幅值差异,提出了减小VFTO对变压器绝缘影响的措施。试验结果的VFTO最高电压达1127kV,小于500kV变压器的雷电冲击耐受电压,表明VFTO不会造成三峡电站变压器绝缘损坏。     

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。     

串补隔离开关操作引起二次设备故障分析

串补隔离开关在操作空载串补平台时,产生特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）,与传统的VFTO相比,具有电弧电流大,弧隙电压大,去游离时间长等特点。由于VFTO频率与载波设备的调制频率基本一致,导致VFTO从电压互感器耦合到二次设备,引起二次设备异常甚至损坏。对串补、隔离开关、电压互感器、二次设备等建立理论分析模型,找出隔离开关操作对载波设备干扰的主要耦合路径。结合贺州串补操作导致串补采样模块、载波设备异常等现象,找出故障原因,提出应提高载波设备过压保护器MOV的容量,增大引线端子等设计建议及运维注意事项。     

特高压气体绝缘开关设备中电磁式电压互感器耐受特快速暂态过电压的特性分析

为满足系统同期合环的要求,特高压气体绝缘开关设备(GIS)中安装有电磁式电压互感器(IVT)。GIS内部隔离开关操作会产生特快速暂态过电压(VFTO),可能引起IVT绕组出现电压分布不均的问题。为掌握特高压工程用GIS IVT在VFTO下的耐受特性,采用仿真和实测相结合的方法对其绕组在VFTO下的电压分布进行了研究。建立了IVT的端口模型和绕组电压分布计算模型计算其端口VFTO和绕组电压分布,并通过陡前沿冲击电压下绕组电压分布试验予以验证。通过仿真计算,获得了特高压变电站IVT端口的典型VFTO波形及其作用下的绕组电压分布特性。计算表明电压沿绕组分布整体比较均匀,绕组端部匝间、层间开口位置电压分布相对集中,试验结果初步也验证了仿真结果。根据仿真和试验结果,校核了绕组电压分布集中位置的绝缘耐受能力。进一步说明在实际特高压工程中,IVT绝缘耐受VFTO具有足够的裕度;在产品的优化设计中须加强绕组首端匝间和层间绝缘,以进一步提高其VFTO耐受能力。     

特高压GIS变电站VFTO仿真计算研究

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear, GIS）中的隔离开关投切空载短母线时会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage, VFTO）,对GIS及其连接的设备产生危害,严重影响设备的安全运行。通过电磁暂态程序（electro-magnetic transient program, EMTP）,针对我国“皖电东送”工程某特高压变电站开展了仿真研究,并对影响VFTO的几种因素进行分析。结果表明,母线拓扑结构和残余电荷电压对VFTO影响较大,通过合理设计隔离开关可减小残余电荷电压水平,从而显著降低变电站VFTO水平。     

GIS中的快速暂态过电压的抑制机理

介绍GIS内隔离开关操作产生的快速暂态过电压（VFTO），利用微积分系统对VFTO进行测量，并分析其结果。研究了用铁氧体磁环抑制VFTO的可能性，并阐述其机制。     

GIS中隔离开关多次重燃弧模型计算与分析

在气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中，隔离开关在操作过程中会产生快速暂态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO），精确的隔离开关电弧模型对快速暂态过电压的仿真起着关键的作用。文中在分段电弧的基础之上，利用ATP-EMTP软件搭建了隔离开关多次重燃弧模型；为了研究负载端残余电荷对VFTO的影响，文中选取多组不同幅值的残余电压。仿真结果表明：基于分段电弧的多次重燃弧模型产生的VFTO谐波幅值比传统的时变电阻电弧模型要大；隔离开关间隙击穿次数会随着负载侧残余电压幅值的增大而增加，隔离开关两侧和变压器入口VFTO最大值不会造成绝缘击穿，相关数据对变电站绝缘设计有重要意义。