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。     

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。     

皖南特高压变电站1 000 kV GIS布置型式研究

对皖南特高压变电站工程采用的112断路器主接线中G IS的3大类常见布置型式进行了分析和研究,并结合1 000 kV皖南特高压变电站工程的建设规模、进出线方向和检修维护等方面的要求,提出了该工程1 000 kV G IS布置的4种方案,并对这4种方案进行了详细的技术和经济比较,最后给出了推荐方案。     

隔离开关操作速度对特快速瞬态过电压的影响

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）内的隔离开关在操作空载短母线时会发生多次击穿,并产生特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）,严重时可能造成变压器和其他电气设备的损坏。隔离开关的操作速度是影响VFTO的重要因素之一,对此国内外有不同看法。在仿真研究中考虑了隔离开关操作过程中的多次重击穿、间隙击穿电压的极性特性、概率特性及其随操作速度变化的特性,采用统计分析方法研究了隔离开关的速度对VFTO的影响,并与实测结果进行了对比。研究结果表明,在一定范围内当隔离开关速度较慢时,分闸后负载侧残压较低,合闸、分闸操作过程中产生的VFTO幅值也较低。     

特高压GIS变电站VFTO波形衰减仿真研究

为研究特高压GIS变电站VFTO计算中波形衰减程度与实测相差较大的原因,首先介绍了我国某特高压变电站VFTO实测波形的产生方式和波形特征;其次对VFTO波形的衰减因素,如弧道电阻、盆式绝缘子、GIS弯管和GIS套管的模型进行了分析。在可能产生的电磁泄漏或辐射等损耗的基础上改进了原有IEC推荐模型。最终建立了GIS变电站的整体仿真模型。通过对实测波形的等值转换,将仿真条件与实测波形进行统一后,获得不同模型下的仿真波形特征。结果表明考虑所研究的波形衰减因素后,仿真波形的衰减程度与实测更加吻合,验证了所提出模型的合理性。     

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。     

隔离开关开合小电流仿真研究中电弧电阻模型探讨

气体绝缘开关设备(GIS)内隔离开关开合小电流时会产生特快速暂态过电压(VFTO),其具有幅值高、波前时间短、频率高、多次连续脉冲等特点,会严重威胁GIS运行安全,损坏经油气套管直接连接的变压器绕组.VF-TO特性是变电站内设备布置、绝缘配合的基础,也是GIS隔离开关设计的重要依据.建立准确的SF6短间隙小电流电弧电阻模型是仿真研究的关键所在,分析比较当前常用的几种电弧电阻模型的优缺点,搭建基于Mayr黑盒模型原理的Mayr电弧模型并给出了相应的ATP-EMTP自定义模型代码.为了提高求解速度,利用欧拉公式结合等价无穷小替换的方法将一阶微分方程转化为代数运算,提高仿真计算效率.     

特高压气体绝缘开关设备的隔离开关残余电荷电压仿真分析

为研究特高压气体绝缘开关设备的隔离开关残余电荷电压特性及其仿真方法,首先分析了残余电荷电压的几种影响因素;并在真型试验平台上开展了大量试验研究,对气体绝缘开关设备隔离开关分闸空载短母线所产生的触头间隙重复击穿过程进行了分析。基于试验结果,采用一元线性回归法得到触头间隙的击穿特性表达式,并在此基础上得到了残余电荷电压统计特性的仿真方法。结果表明,触头间隙正、负极性击穿电压之比约为1.3:1;正极性击穿电场强度在22~26 k V/mm之间。减小隔离开关开断速度,增大正、负极性击穿电压之差,降低SF6绝缘耐受强度都可以降低高幅值残余电荷电压的出现概率。     

550kV GIS隔离开关调速电机操动机构的研制

为改进550 k V气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)内的隔离开关,计算分析了隔离开关与电机操动机构的运动及动力配合特性,得到触头运动过程与摆角电机转角的对应关系。隔离开关触头运动速度主要取决于电机操动机构的转动速度,根据隔离开关触头运动过程可控化的要求,利用有限元数值方法,建立了摆角电机电、磁、机械耦合场数学模型,计算分析其动态特性,研制了速度可控的摆角电机及其调速控制系统样机。通过对多传感器输出信号的实时采集,利用自适应比例积分微分控制策略对动触头的运动速度进行实时调节。进行了550 k V GIS隔离开关电机操动机构的常规分合闸操作,分合闸速度分别达到1.1 m/s和1.2 m/s,满足隔离开关的性能要求。在此基础上,开展了隔离开关合闸调速实验,通过调节电机绕组电流,实现了触头速度0.9~1.2 m/s的变化。操动机构具有良好的可控性,为通过调节触头运动速度以减小击穿次数并抑制快速暂态过电压(VFTO)的幅值奠定了基础。     

GIS中隔离开关开合小电容电流时产生的VFTO

介绍了一套能满足GIS中VFT测量要求的测量系统,并给出了在实验室内220kV的SF_6隔离开关模拟装置上开合小电容电流时产生的VFTO的幅值及上升时间范围的测试结果。     

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。     

1000 kV GIS变电所VFTO特性研究

为确保特高压输电工程的安全可靠,结合我国特高压输电试验示范工程计算分析了GIS和HGIS变电所的特快速瞬态过电压(VFTO)。研究表明,GIS变电所隔离开关开合短线时可能产生高达3p.u.左右的VFTO,对GIS本体绝缘和二次设备可能构成危害。研究了GIS隔离开关装并联分合闸电阻对限制VFTO的作用后,建议GIS变电所采用并联分合闸电阻(约500Ω),提出了并联分合闸电阻的相关参数的建议值;GIS变电所中的主变压器和GIS是经架空线相连接,在变压器上的VFTO不高;HGIS变电所中的VFTO不高,在允许范围内,其隔离开关可不装并联分合闸电阻。     

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。     

发电机出口真空断路器瞬态恢复电压的研究

使用EMTP数字仿真程序 ,结合具体工程 ,计算分析了发电机出口真空断路器开断站内短路电流时的瞬态恢复电压 ,同时 ,优化选择了这一实际工程中限制真空断路器断口瞬态恢复电压所采用的R -C吸收器的参数 ,比较了抑制真空断路器瞬态恢复电压的几种方法。     

我国特高压输电工程的GIS技术

介绍了国内、外特高压GIS的发展概况及国内、外GIS及SF6断路器等特高压设备的技术及制造能力的差异,指出国内特高压输电工程的关键技术虽已基本成熟,具备特高压电网建设的要求,但特高压GIS等主要电力设备国内还没有能力研制。因此,初期引进国外产品,中期消化、吸收国外技术,后期自主创新,实现国产化战略目标是目前经济可行的技术方案。最后讨论了目前特高压GIS技术中气体绝缘方面的研究方向及今后的发展趋势。     

限制GIS中隔离开关操作引起过电压的研究

根据GIS的结构特点,对一种带有并联电阻的隔离开关抑制VFTO的机理、作用进行了数值分析。通过研究可知, 由于隔离开关分合闸电阻有抑制VFTO的作用,GIS中所产生的VFTO的幅值不高,这对于GIS以及连接设备和二次控制装置的绝缘不会构成危害,但是GIS中的VFTO频率很高,对带有绕组的电气设备的绝缘水平,如变压器,会带来一定的影响。     

特高压GIS变电站母线不装避雷器可行性研究

随着特高压输电技术的广泛应用,如何降低特高压工程的建设投资成本以提高特高压工程的经济性,已成为特高压技术发展面临的重要问题之一。通过对"皖电东送"同塔多回特高压工程4个变电站的雷电侵入波过电压进行计算和分析,对母线是否可以不装避雷器(MOA)的问题进行了研究。计算仿真结果表明,如果母线不安装避雷器,变电站在正常运行方式下,站内设备上最大雷电侵入波幅值为1 995kV,过电压值均在允许值范围之内;而在特殊运行方式下,站内设备上最大雷电侵入波幅值为2 480kV,超过了绝缘裕度允许的范围。然而,特殊的运行方式可以通过预先确立调度规程予以规避,因此可认为,"皖电东送"工程沿线的4个特高压气体绝缘变电站(GIS)母线可以不装避雷器。此措施可以使4个变电站站节省约1.2亿元(约1 500万元每组)的建设投资,具有明显的经济效益。     

特高压输电系统绝缘问题的综述

特高压输电是当前我国电力系统领域的热点,在我国"西电东送,南北互供,全国联网"的电力发展战略中扮演重要的角色。电压等级的提高给特高压输电系统绝缘带来了严峻的挑战。综述了特高压系统过电压的特点,讨论了变电设备(包括变压器、断路器和气体绝缘金属封闭开关设备)的绝缘水平,并从特高压线路绝缘子串及片数的选择、空气间隙的选择和特高压用的支柱绝缘子和套管几方面讨论了特高压线路的绝缘水平。结合中国实际情况和国外特高压系统的运行经验,给出了特高压系统绝缘配合的一些建议,分析了特高压系统对避雷器的要求,氧化锌避雷器(MOA)以其突出的优点将成为我国特高压避雷器的首选,自主研制高性能的ZnO阀片是发展特高压MOA的关键。     

750 kV变电站GIS设备VFTO特性研究

目前针对特快速暂态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）特性的研究多集中在微观领域,利用已有成果从变电站运行方式等宏观方面对VFTO进行研究具有重要意义。以宁夏沙湖750 kV变电站为例,利用ATP-EMTP仿真软件建立动态电弧模型,详细分析和对比了运行方式及倒闸顺序对VFTO的影响,并对并联电阻抑制VFTO效果进行了校验,仿真结果表明：VFTO幅值不仅与运行方式有关,还与倒闸顺序相关;若仅从幅值角度考虑,VFTO对GIS内部和变压器绕组绝缘并无较大威胁。为750 kV GIS设备研制和变电站运行提供了有益的参考和依据。