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。     

特高压GIS变电站中VFTO特性及影响因素研究

随着超高压和特高压输电技术的发展,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)得到了广泛的应用。气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的隔离开关在操作过程中会产生幅值较大、频率极高、波前时间很短的特快速暂态过电压(VFTO),容易引起电气绝缘击穿和电磁干扰等一系列的问题,对GIS本体、变压器及相邻电气设备的绝缘安全造成很大危害。主要研究特快速暂态过电压产生的机理以及特快速暂态过电压的幅值、陡度和频率等特性,利用ATP-EMTP电磁暂态程序仿真特快速暂态过电压产生的波形,仿真在各种影响因素下的特快速暂态过电压波形,对几组波形进行分析研究,分析残余电荷、变压器入口电容等因素对特快速暂态过电压的影响。     

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.     

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...     

电弧模型对500 kV GIS变电站VFTO的影响

在特快速瞬态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)的研究进程中,隔离开关操作过程中电弧重燃与熄弧的等效模型的建立,对VFTO计算结果有着重要的影响。采用ATP-EMTP内建MODELS模块,结合Mayr电弧分析理论,并考虑电弧电流过零熄弧的影响,建立了一种动态电弧模型。将该模型应用于某500 kV GIS电站VFTO计算中,并与另两种模型进行比较,详细分析其特性,结果表明,与简单电弧模型相比,动态电弧模型考虑了弧道电阻动态变化过程,使得VFTO最大幅值减小,在熄弧阶段振荡频率增大。由理论分析可知,在VFTO计算建模中,是否考虑弧道电阻的动态变化过程,对于计算结果有着重要的影响。     

特高压GIS特快速暂态过电压试验重复击穿过程研究

为深入研究重复击穿过程的发生规律,研究隔离开关特性对重复击穿过程的影响,改进隔离开关设计,完善特快速暂态过电压(VFTO)评估方法,采用1100 kV气体绝缘组合电器(GIS)试验回路,对GIS隔离开关分闸和合闸空载短母线所产生的触头间隙重复击穿和VFTO进行了试验研究.鉴于重复击穿过程的随机性,进行了约500次分合闸...     

特高压GIS变电站VFTO对二次电缆骚扰电压的实测与仿真

GIS隔离开关操作时,由于开关触头间的电弧击穿与重燃,会形成特快速暂态过电压(very fast transientover-voltage,VFTO)。VFTO具有电压幅值高、上升时间短及频带范围宽等特征,其产生的瞬态电磁场能通过空间或传导的方式耦合至二次电缆上。研制了能够适应强电磁环境应用的骚扰电压测量系统,在特高压GIS真型试验平台上开展了特高压VFTO对二次电缆骚扰电压的实测工作,并对测试结果进行了时域和频域分析;结合多导体传输线法与场线耦合理论,建立了外界电磁场对二次电缆骚扰的耦合模型,并进行了建模仿真。研究结果表明:当二次电缆的屏蔽层双端接地或在控制室单端接地时,二次电缆对由VFTO产生的电磁骚扰具有明显的抑制作用。实测与仿真研究结果可为特高压变电站内二次系统的抗电磁骚扰设计提供参考。     

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。     

GIS中快速暂态过电压VFTO的抑制研究进展

气体绝缘变电站GIS中的隔离开关在分合闸时,会产生快速暂态过电压VFTO,对GIS本身及邻近设备将造成极大危害。综述了国内外现有抑制VFTO的研究现状。从抑制VFTO的产生、改造GIS内部结构及抑制VFTO沿输电路径传播3个方面,概要总结了各抑制方法的优势及存在的问题。提出了抑制VFTO需要深化的研究内容：研制能精准控制开关合闸时间的成套设备,怎么样控制电弧击穿导通的时间,通过微机系统综合控制实现精准相位合闸;探索场路论结合的方式准确仿真加装阻尼母线前后VFTO的变化,建立阻尼母线抑制VFTO的特性参数关系;磁环抑制VFTO的理论,量化分析磁环的物理尺寸及磁材料特性参数对抑制效果的影响,在此基础上进而研究半圆卡扣式磁环对抑制VFTO的影响,以便后续在运GIS的改造,最后还需进一步研究如何解决磁饱和增加磁损耗增强抑制效果。     

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。     

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。     

动态电弧模型下特快速瞬态过电压特性的计算与分析

在特快速瞬态过电压(very fast transient over-voltage,VFTO)的仿真计算过程中,建立准确的隔离开关高频电弧模型是提高VFTO计算准确度的关键。在分段电弧模型的基础上,提出一种动态电弧模型。在预击穿阶段,该模型考虑击穿延时对VFTO的影响,采用双曲线形式的时变电阻;在熄弧阶段建立完整的麦也尔(Mayr-Schwarz)模型描述电弧的动态物理过程。结合某1100kV气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)的实际电路,详细计算2种电弧模型下GIS内部的VFTO幅值、频率和陡度,同时讨论了击穿延时对VFTO波形的影响。计算结果表明:动态电弧模型下VFTO具有幅值较高、频率较高、上升陡度较大的特点;击穿延时对VFTO的初始上升时间和幅值有影响。通过VFTO仿真与实测数据相比较可知,动态电弧模型是分段电弧模型的进一步完善,对于提高VFTO仿真计算的精度有重要意义。     

ZF8-550/4000-63 GIS的研制

550 kV GIS是我国500 kV电网建设的重要设备之一。在ZF8-550/3150-50 GIS的基础上进行增容设计,研制出额定电流4 000 A、额定短时耐受电流63 kA的GIS。笔者介绍了主回路及接地回路通流能力、动热稳定性的计算和快速接地开关合闸速度的计算及试验结果,并通过试验验证了降低VFTO措施的有效性。     

GIS隔离开关带分合闸电阻抑制VFTO的研究

针对超高压GIS中开关操作或发生接地故障时产生特快速暂态过电压(VFTO)从而影响GIS及其连接设备和二次控制设备的问题,根据800 kV GIS结构特别是母线较长(采用分布参数模拟,并考虑频率特性)的特点,利用EMTP程序对28种接线方式进行数值仿真计算。结果表明:隔离开关装和不装分合闸电阻(500Ω)时VFTO最大幅值分别为1.2932、.976 p.u.;该电阻>200Ω时可抑制VFTO,使其幅值<1.7 p.u.。故800 kV GIS中VFTO幅值对设备绝缘的影响很小,这对于GIS及其连接设备和二次控制设备的绝缘设计非常重要。     

1100 kV GIS隔离开关分合容性小电流试验中的暂态电压测量

GIS隔离开关分合容性电流过程持续时间长,同时产生高幅值、大陡度、高频率的过电压。采用新研制的光纤式电压测量系统,对1 100 kV GIS隔离开关分合小电容电流试验中的暂态电压进行测量,得到了分合过程中负载电容上台阶状电压波形,同时采用EMTP仿真软件对电压波形进行相应的仿真研究,得到了负载上电压的幅值、频率、波形等相应特性。而且试验和仿真结果一致。证明该测量系统可以用于特高压隔离开关分合容性电流用暂态电压的测量。     

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。