特高压GIS隔离开关操作时其壳体电压暂态特性仿真分析

特高压(UHV)系统电压等级高、容量大,电磁暂态问题相当严重。为研究特高压气体绝缘变电站(GIS)在隔离开关操作时壳体电压的暂态特性,从而对今后特高压变电站的建设及绝缘配合问题提供参考建议,结合我国某1 100kV特高压气体绝缘变电站的具体情况,分析了特高压下GIS暂态壳体电压(TEV)的计算原理,利用多导体传输线模型计算了壳体各处的TEV,并对其进行了频谱处理。最后,分析了隔离开关的操作方式、操作相别、接地方式等对暂态壳体电压的影响。仿真结果表明:隔离开关操作方式不同时,暂态壳体电压最大值出现的位置不同;在GIS出线段,由于布置的对称性使得暂态壳体电压幅值也具有对称性。     

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。     

超高压GIS暂态壳体电压的仿真研究

笔者结合中国某500 kV GIS变电站,根据多导体传输线理论和相模变换方法,建立了GIS外壳暂态模型,并与GIS内部暂态模型相结合,对隔离开关分合短母线情况下,在壳体上引起的暂态壳体电压(TEV)进行了计算,得到了壳体各接地点的TEV波形和频谱特性.最后,研究了接地线的数量对TEV的影响.研究表明,TEV具有陡度大、...     

基于场路耦合方法的特高压开关站接地系统环流计算分析

特高压系统输电容量大,电压等级高,全封闭组合电器壳体及接地网环流值较大,在正常运行下产生很大的环流损耗。结合我国某特高压开关站,建立特高压HGIS的三维立体模型,运用有限元法对HGIS壳体与接地网构成的电气回路中电磁耦合过程进行计算,得出HGIS壳体环流值及相应的温升。运用壳体环流值的计算结果与场路耦合的方法计算接地网的环流值。分析表明:在母线额定电流为6 300 A的情况下,壳体环流最大值在3 500 A左右;采用双层水平地网可以将主地网环流控制在20 A以内,次地网环流控制在700 A以内,但相应的短接线电流较大,最大温升为30℃。分析了垂直接地极降低地网环流的效果,计算结果可为特高压HGIS生产厂家提供参考。     

特高压GIS变电站中快速暂态过电压仿真及其特性分析

在计算快速暂态过电压(VFTO)时,建立准确的全封闭气体绝缘变电站(GIS)暂态电路模型是影响VF-TO的关键。为此,将GIS内部暂态模型和GIS外壳传输特性模型相结合,建立了VFTO整体仿真模型。在GIS内部元件建模时,根据电弧的动态物理过程,建立隔离开关分段式动态电弧模型;结合交变电场下电介质极化原理,建立金属氧化物避雷器(MOA)暂态电路模型;并从GIS本体结构出发,通过三维电场分析,获得较准确的GIS元件暂态模型及参数;结合传输线理论和相模变换,获得GIS外壳暂态模型,并建立了考虑接地体间互感作用的暂态地网模型。最后结合国内某1 100kV气体绝缘变电站,进行VFTO详细仿真。仿真结果表明,分段式动态电弧模型下VFTO幅值标幺值高达1.270(基准值取898kV),较指数时变电弧模型下的VFTO幅值标幺值增加了17.59%,当考虑了MOA的非线性特性时,VFTO的振荡幅值有不断减小的趋势,在仿真时间将近20μs时,VFTO标幺值振荡幅度至0.8。最后将仿真结果与实测波形进行对比分析,VFTO幅值标幺值相差0.2～0.4,证明了所建立的VFTO仿真整体模型的实用性。     

GIS隔离开关操作对电子式电流互感器的干扰分析及防护

为了给GIS集成式电子式电流互感器的工程设计和安全运行提供理论依据,文中以隔离开关开合造成的VFTO是引起电子式电流互感器受干扰的唯一干扰源和根源的结论,分析建立了四川某工程126 kV GIS内部和外部暂态计算电路。选取变压器间隔GIS典型结构作为分析对象,利用EMTP合理地选择参数并建立了VFTO和TEV仿真计算模型,计算了GIS各主要节点的VFTO和TEV。通过仿真计算及研究结果表明,GIS集成式电子式电流互感器的设计应用是个系统工程,除了要考虑电子式互感器自身的传感器部分和电子电路部分的干扰防护设计,还要考虑GIS的结构布局、母线、壳体尺寸和接地等因素对VFTO的抑制。     

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。     

隔离刀闸操作引起壳体暂态电位升高的数值计算与分析

为考核气体绝缘组合电器设备(GIS)在暂态下的绝缘配合和提高电力系统运行的可靠性,对由隔离刀闸操作所产生的壳体暂态电位(TEV)升高进行了研究,阐述了GIS壳体TEV的形成机理,并针对我国550 kV董箐GIS变电站由隔离开关操作产生的TEV进行了计算,分析了影响TEV的因素及TEV可能带来的危害.     

特高压气体绝缘开关设备接地系统环流计算与分析

特高压系统电压等级高、容量大,壳体环流和地网环流相对很大,在稳态运行下产生相当大的环流损耗.结合我国某特高压开关站,根据电磁互感器的基本原理,提出了气体绝缘装置(gas insulated switchgear,GIS)/混合气体绝缘装置(hybrid gas insulated switchgear,HGIS)外壳仿真计算等效电路模型.采用Π型等效电路表示接地体单元,运用数值计算方法对接地系统的电气参数进行优化计算.分析表明,采用双层水平地网可以将主地网环流控制在20 A 以内、次地网环流控制在700 A 以内,但相应的短接线电流较大.分析了壳体参数对壳体环流的影响,得出了深垂直接地极和短接线降低地网环流的效果,并提出了最佳的设计方案.最后给出了特高压接地系统各部分的环流值及相应的温升数据     

1000kV HGIS隔离/接地刀闸控制触点频繁烧损事故分析及改进

分析了1 000 kV特高压南阳站T012断路器间隔测控装置隔离/接地刀闸控制触点频繁烧损的事故,指出主要原因是1 000 kV复合型气体绝缘金属封闭开关设备(hybrid gas insulated switchgear,HGIS)隔离/接地刀闸控制回路中存在寄生回路,导致较大的刀闸电机启动电流流经控制回路控制触点,最终烧毁控制触点。同时指出出口继电器电气参数与控制回路不匹配、1 000 kV系统电磁环境、刀闸带电操作快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)及HGIS暂态壳体电位(transient enclosure voltage,TEV)水平、二次电缆过长等因素为造成该问题的次要原因。提出消除该寄生回路的改造方案。给出在运及后续交流特高压工程针对该问题的注意事项及改进意见。     

1 000 kV GIS(HGIS)接地设计方案

国家电网公司1 000 kV晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程已经成功投运。其中1 000 kV GIS(HGIS) 的接地设计,因其电压高、容量大而具有新的特点,结合施工条件提出了设置辅助地网的概念,同时分析论述了1 000 kV GIS（HGIS）感应电流情况和辅助地网的主要技术原则。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。     

交流特高压对平行架设线路挂接临时地线上的电磁感应分析

平行交流特高压带电线路架线施工中,线路感应电情况十分复杂和严重,线路升空后主要经由杆塔临时接地线接地,施工中挂接地线过少会出现接地线熔断现象.基于电磁暂态分析软件建立了同塔双回交流带电线路以及平行架设的昌吉—古泉±1 100 kV直流施工线路的模型,计算了施工线路多处接地线上的感应电压和感应电流,总结了不同接地方案下感...     

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究

为研究特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）中的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明：无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。     

特高压混合无功补偿线路接地故障开断特性

由分级可控高抗与串补装置组成的混合无功补偿应用于特高压电网时,输电线路发生接地故障,断路器两端的暂态恢复电压(TRV)会受混合无功补偿相关因素的影响而表现出不同的特征。在建立特高压接地故障电网简化模型的基础上,应用理论分析的方法推导在串补电容器组未被短接工况下,断路器开断时其两端瞬态恢复电压上升率(RRRV)及TRV峰值的计算表达式。针对不同时间短接串补电容器组,仿真分析了TRV的波形特征和混合无功补偿度对断路器开断特性的影响。结果表明,串补电容器组未被短接时,架空线路长度固定,RRRV和TRV峰值随着故障距离增加而降低,架空线路长度超过1 100km时,发生接地故障时系统会发生谐振,未达到谐振长度时RRRV和TRV峰值随架空线路长度增加而升高。串补电容器组被短接时的电源工频电压幅值越大,断路器越难以开断,串补和分级可控高抗的补偿度增大利于断路器开断。     

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。