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。     

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。     

隔离开关切合容性小电流试验中的重燃过电压研究

在隔离开关切合容性小电流试验中,回路中可能会由于隔离开关的多次重燃而产生特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO),这对试验回路中的设备和元件,尤其是试验变压器绕组绝缘构成了很大的威胁。笔者利用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件计算了隔离开关进行分闸操作时在试验变压器端部出现的VFTO,分析了影响重燃过电压大小的因素,并研究了利用在试验变压器输出端加装保护间隙时的保护效果。仿真结果表明,分闸时重燃过电压与发生重燃的时间有关,与燃弧时间无关,弧道电阻对VFTO也有一定的抑制作用。采用在试验变压器输出端加装保护间隙的方法,可明显降低试验变压器端部过电压值,达到保护试验变压器的目的。     

VFTO计算中隔离开关电弧多次重燃模型的研究

<正>隔离开关的操作是快速暂态过电压(VFTO)的主要产生原因,如何对隔离开关更精确的建模是提升VFTO仿真精度的关键。在基于指数时变电弧模型的基础上,搭建了动态电弧多次重燃模型,结合某500 kV GIS站的实际运行方式,开展     

基于分段电弧模型的多次重燃弧VFTO计算与分析

精确的隔离开关电弧模型对变电站特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)的仿真有着关键性的作用。文中对开关电弧的电阻模型进行了优化,建立了电弧的分段模型。同时,笔者从间隙击穿,高频电弧熄弧对电弧重击穿的影响等方面进行了讨论,并以此为判据,建立了可以反映VFTO多次重燃过程的计算流程。根据实际测试线路,在ATP仿真软件中搭建了仿真电路并进行了暂态仿真。仿真结果表明,相对于单次燃弧的传统电弧模型,基于分段电阻的多次重燃弧模型可以更好地模拟实际开关特性。在此基础之上,文中对重燃弧过程中各个关键位置的VFTO波形以及流过隔离开关的电流波形进行了计算与分析。     

多次重燃弧VFTO的仿真隔离开关模型研究

目前的VFTO仿真用隔离开关数学模型过于简单,不能反映开关动作全过程的波形。本文在对1100kVGIS隔离开关分合小电容电流实验的基础上,初步建立了可以反映多次重燃弧过程的隔离开关模型,并从间隙击穿、高频电弧熄弧判据、弧道电阻模型等方面进行了相关的讨论,得到了与实验负载电容上"台阶"状电压波形相符较好的仿真波形,为后续仿真隔离开关模型研究做好铺垫。     

750 kV GIS中VFTO现场实测波形分析

介绍了在750 kV官亭变电站实测 VFTO的方法，通过分析现场实测波形，得到了VFTO的持续时间、残余电荷的电压值、隔离开关触头间的电弧重燃次数、VFTO的峰值和上升速度、VFTO的频率范围。用外推法计算了最大VFTO峰值和上升速度，分别为2.46 pu和12.64 pu/μs。实测结果说明，限制由于隔离开关操作引起的VFTO的有效措施为在隔离开关中装设合/分闸电阻     

VFTO的全时段仿真与实测对比研究

隔离开关操作过程中,动静触头两端距离的变化会导致二者之间的介质被击穿,产生电弧放电现象。随着开关动作的持续电弧的状态在燃弧和熄弧之间反复交替,产生重燃现象,而电弧的反复重燃会在回路中产生特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)。为了研究实际情况下电弧的反复重燃过程,在以往研究的单次燃弧基础上,弄清多次燃弧过程的电弧电压的变化规律。文章对VFTO的典型波形进行了理论分析,并在优化基于逻辑判断的电弧重燃仿真模型的基础上将仿真数据与实际现场测得的VFTO数据进行对比,验证了该电弧全时段仿真模型的正确性。研究发现电弧多次重燃导致VFTO的电压波形发展趋势类似"台阶"状,未考虑残余电荷影响时过电压幅值最大约为1. 7 p. u.,单次燃弧持续最长时间约为8 ms,整体振荡衰减波过程的频率约为0. 5MHz,超高频频率约为25 MHz,高频频率约为6. 5 MHz。     

印度420 kV GIS电站VFTO研究

400 kV电网是印度的骨干网架,420 kV GIS设备是保证其安全可靠运行的关键设备。当GIS中隔离开关操作时,其动、静触头间会发生多次重击穿,产生快速瞬态过电压(VFTO)。VFTO对GIS或变压器的绝缘性能可能造成破坏。结合印度420 kV GIS电站,对隔离开关操作引起的VFTO进行了数值仿真,计算结果表明该电站隔离开关操作引起的VFTO不会对GIS的绝缘性能造成破坏,为运行调度人员操作隔离开关提供了理论参考,同时也为后续420 kV变压器在VFTO作用下的绝缘可靠性分析提供了输入数据。     

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。     

避雷器对GIS中快速暂态过电压的影响

本文采用EMTP软件对GIS中隔离开关操作时产生的快速暂态过电压(VFTO)进行仿真,研究避雷器对VFTO的抑制作用.对国内某550kV GIS水电站隔离开关4种操作方式下产生的VFTO进行计算和分析,优化选取避雷器在GIS内部母线上的安放位置.计算结果表明了,正常工作情况下,对于GIS内部由于隔离开关操作引起的VFT...     

500 kV特高频暂态过电压的应对措施

由500 kV GIS隔离闸刀操作而引起的特高频暂态过电压(VFTO)是大电网安全运行的重要隐患之一.通过EMTP软件仿真和华东天荒坪抽水蓄能电厂现场实测,研究了VFTO产生的原因与机理,讨论了现有的VFTO应对措施,首次提出了不改造现有设备的条件下,减少VFTO及其影响的电气调度操作的反措方法,并通过运行实践验证了反措的有效性.     

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。     

Design and Verification of VFTO Differentiating-Integrating Measurement Equivalent Circuit

Abstract

Operation of isolating switches and circuit breakers in fully enclosed gas insulated substations (GIS) produces very fast transient overvoltage (VFTO). According to IEC61321-1, VFTO contains four frequency components with frequencies ranging from 0.1?MHz to 100?MHz. Therefore, the VFTO measurement system needs to have good transient response and steady state response and puts high requirements on the measurement frequency band. As a measurement method that does not need to modified GIS, the differentiating-integrating measurement system has the characteristics of high frequency bandwidth and high voltage divider ratio. In this paper, the theoretical derivation and numerical calculation of the equivalent circuit of differentiating-integrating measurement are carried out, and the simulation of time domain, frequency domain and synthetic VFTO waveform as excitation source was constructed, and its performance is fully verified, which proves that this system can meet the needs of VFTO measurement.     

隔离开关不同操作方式产生的快速暂态过电压

超高压GIS内开关操作引起的快速暂态过电压严重威胁了电力系统运行的安全性.笔者针对某550 kVGIS,建立了仿真模型并确定了相关参数,研究了多种运行方式、隔离开关不同操作条件下GIS内部各节点的快速暂态过电压,得到了操作顺序对过电压的影响规律,同时分析了隔离开关并联电阻对快速暂态过电压的抑制作用.结果表明,隔离开关分...     

500 kV GIS隔离闸刀操作暂态过电压的研究

天荒坪抽水蓄能电厂运行中 5 0 0kV氧化锌避雷器计数器频繁动作 ,介绍了 2次现场 5 0 0kVGIS隔离闸刀操作过电压的实测 ,以及用EMTP电磁暂态程序进行的创新计算。首次提出该避雷器计数器的动作是由 5 0 0kVGIS隔离闸刀操作产生的快速暂态过电压 (VFTO)作用于避雷器 ,使避雷器本体相应出现了一组频度极高、波头极陡的容性电流脉冲 ,导致计数器频繁动作 ,还就VFTO对大型 5 0 0kV变压器的影响和相应的防止对策提出了分析和建议。     

GIS中的快速暂态过电压现象

主要分析了气体绝缘封闭式开关设备(GIS)中快速暂态过电压现象(VFTO)产生的原因、出现的种类、对GIS本身以及对外部设备的危害,以及对快速暂态过电压现象的研究现状等。     

750kV GIS中快速暂态过电压的研究

随着超高压气体绝缘变电站(GIS)的广泛使用,由隔离开关(DS)和断路器(CB)操作引起的快速暂态过电压(VFTO)引发的绝缘事故也越来越多。以西北地区750 kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序(EMTP)对不同运行方式下GIS设备上的VFTO进行了数值仿真计算和分析,从而获得不同运行方式和操作方式下各节点的VFTO电压幅值、频率、陡度和波形等数据。根据计算数据对GIS和连接设备的绝缘配合和安全裕度进行了分析,为下一步开展VFTO现场实测提供了理论参考数据。     

用磁环抑制GIS的VFTO的高电压模拟试验

研究了用磁环抑制全封闭组合电器(GIS)的特快速暂态过电压(VFTO).通过高电压模拟试验,观测了铁氧体、非晶磁芯和金属磁粉芯三种材料的磁环,特别观测了磁饱和的影响.试验结果表明,在适当的参数配合下,磁环能够有效抑制特快速暂态过电压的幅值和陡度.     

特快速暂态过电压作用下变压器绕组内置MOV动态保护特性

特快速暂态过电压(VFTO)是由气体绝缘变电站开关操作产生的一种陡波前过电压,它的直接入侵会对变压器绕组的纵绝缘造成极大危害.本文通过理论分析、数值计算和实际测量研究了VFTO作用下变压器绕组并联MOV的保护特性.本文首先建立了变压器绕组的多导体传输线模型(MTLs),推导了基于时域有限差分法(FDTD)的求解迭代公式,通过应用矢量匹配法逼近传输线频变阻抗,解决了时域有限差分法难以处理参数频变效应的问题.然后,建立了变压器绕组并联MOV的多导体传输线模型,并推导了基于FDTD求解该模型的迭代公式.最后,研究了一个连续式变压器绕组模型,测量并计算了该模型在VFTO作用下并联MOV前后的电位分布.对测量结果与计算结果的分析和比较不仅验证了所采用的计算模型和计算方法的正确性,同时也证明了在VFTO作用下用MOV保护变压器绕组的可行性.