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。     

架空线对入侵超高压变压器的特快速暂态过电压波前陡度的限制

在采用气体绝缘组合开关(GIS)的500kV变电站或发电厂中,陡波前的特快速暂态过电压(VFTO)对主变纵绝缘有很大的威胁。为此,分别从实验和仿真这2个方面详细探讨了连接于GIS母线与变电站或发电厂主变之间的架空线对到达主变端口的VFTO波前陡度的削弱作用,并采用ATP-EMTP仿真计算、分析了该段架空线长度与到达主变端口的VFTO波前陡度之间的定量关系。研究结果表明,长度为5～15m的架空线能够很好地保护主变纵绝缘:当架空线长度约为5m时,架空线能够非常明显地削弱到达主变端口的VFTO波前陡度;当架空线长度为10m时,对于大部分采用GIS的500kV变电站以及发电厂,到达变压器的VFTO波前陡度不会超出限制水平;当架空线长度达到15m时,对于各种采用GIS的500kV变电站以及发电厂,到达变压器的VFTO波前陡度都不会超出限制水平。     

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。     

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.     

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。     

500 kV GIS变电站VFTO抑制措施研究

气体绝缘金属封闭式组合电器(GIS)具有绝缘性能好、占地面积小、检修周期长、运行安全可靠、不受外界环境影响等优点,得到了广泛应用.而GIS内部发生接地故障或隔离开关动作时,会产生高幅值、陡前沿的快速暂态过电压(VFTO),对GIS内部电气设备、外部连接设备及二次设备构成威胁,因此对VFTO抑制方法的研究已成为国内外普遍关注的重点问题.针对某500 kV交流超高压变电站GIS的VFTO抑制措施,利用ATP-EMTP电磁暂态分析软件对500 kVGIS变电站、金属氧化物避雷器、铁氧体磁环进行建模,并对500 kV GIS变电站内由故障或隔离开关动作等引起的VFTO的抑制方法进行探究.研究结果表明,在GIS的出线套管外装设避雷器后,VFTO幅值出现明显下降,避雷器降低GIS内各点VFTO幅值的效果随着各点与避雷器距离的增大而减弱,且避雷器不影响VFTO的陡度;在GIS隔离开关附近导杆处装设磁环后,能在降低VFTO幅值的同时,削弱VFTO的陡度;避雷器与磁环相结合,能极大降低VFTO幅值,并削弱其波形陡度,降低VFTO对GIS内外电气设备的威胁.     

金属氧化物避雷器在陡波下的试验与模型分析

为研究金属氧化物避雷器(MOA)在特快速瞬态过电压(VFTO)陡波下的响应特性,设计制作了陡波电流源装置,并对MOA阀片进行了陡冲击电流波下的残压试验研究。结果表明VFTO下阀片残压较雷电残压增加20%左右。对现有的MOA陡波模型进行了概要总结,并分析了IEEE推荐模型和东芝提出模型的参数计算和适用范围。应用2种模型对252kV GIS试验回路中安装MOA的VFTO特性进行了初步仿真计算,初步结果表明模型参数的取值对计算结果有较大影响。因此MOA对VFTO的抑制作用需试验验证。     

金属氧化物避雷器对气体绝缘开关装置暂态地电位升高的抑制作用

简述了气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）中暂态地电位升高（TGPR）产生的原理及其等值计算模型。利用电磁暂态程序（EMTP）计算了金属氧化物避雷器（MOA）对GIS中快速暂态过电压（VFTO）和暂态地电位升高（TGPR）的抑制效果。仿真计算结果表明，MOA不仅可以抑制VFTO，而且也可较有效地抑制TGPR。     

750kV GIS中运行方式对快速暂态过电压的影响

随着超高压气体绝缘变电站(gasinsulated switchgear,GIS)的广泛使用,GIS中由隔离开关和断路器操作引起的快速暂态过电压(very fast transient voltage,VFTO)引发的绝缘事故越来越多。以西北地区750kV官亭GIS变电站为计算原型,利用电磁暂态程序对不同运行方式下GIS上的VFTO进行了数值仿真计算和分析。计算结果表明:单电源运行时VFTO幅值更高,带电出线越少VFTO越明显,线路越短VFTO幅值越高,操作离送电侧越近的隔离开关VFTO幅值越高。运行方式对750kV GIS中VFTO有较大影响。     

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.     

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。     

GIS中的电磁暂态现象

GIS以其较高的运行可靠性,易维护,占地面积小等优点在电力系统中得到了广泛的应用。但是,在隔离开关、接地开关和断路器的动作过程中,会出现快速暂态过程。主要表现为:GIS母线套管上的快速暂态过电压和GIS壳体上的暂态地电位升高以及GIS周围空间产生暂态电磁场。主要分析和探讨由快速暂态过程引发的暂态电磁场的产生和传播机理以及它对GIS的电缆出线和与GIS相连的变压器的影响。     

EMTP在变压器励磁电流仿真计算中的应用

利用电磁暂态程序 ( EMTP)对变压器在稳态和暂态情况下的励磁电流进行了仿真计算与分析。结果表明 ,使用EMTP对变压器的励磁电流进行仿真 ,所得的电流波形与理论波形相吻合     

暂态恢复电压波形参数提取

笔者详细论述了各种暂态恢复电压波形参数提取的相关算法。采用依据这些算法编制的软件对实际试验波形进行了计算,并与有经验的试验工程师采用图形法的计算结果作对比。结果表明,该算法是可行的。     

电力系统参数空间暂态稳定边界构建及在线快速更新方法

为适应在线暂态稳定分析与控制,提出了一种电力系统参数空间中的暂态稳定边界构建及快速更新方法.对于给定的关键故障和既定故障前后的网络拓扑结构,首先,基于横向可扩展的宽度学习系统,构建了极限切除时间与电力系统参数之间的映射关系.为提高实际故障切除时间阈值附近的预测准确率,通过构建二次比例因子对临界误差进行修正.然后,结合预设故障切除时间阈值确定相应暂态稳定边界,并评估当前系统的稳定裕度.最后,在保证暂态稳定评估准确性的基础上,基于增量学习方法提出了无须重新训练全部网络的在线快速更新策略.通过对IEEE 39节点测试系统和中国南方电网实例系统仿真分析发现,所构建模型能够对系统暂态稳定性进行准确评估,并具有良好的泛化性能.同时,快速更新策略可在保证预测准确率的情况下,大幅减少模型更新时间,为在线暂态稳定评估提供了支撑.     

一种限制GIS暂态地电位升高的措施

用EMTP程序对用不同的氧化锌避雷器限制GIS内快速暂态过电压的效果进行了计算,并给出了快速暂态过电压与暂态地电位升高的简单算式。同时对某GIS的隔离开关操作引起的暂态地电位升高数值进行了现场测量。提出了用氧化锌避雷器阀片限制GIS暂态地电位升高的措施。     

瞬态电压抑制器在快上升沿电磁脉冲作用下的瞬态响应

为了研究瞬态电压抑制器(TVS)对快上升沿电磁脉冲的响应,基于传输线脉冲(TLP)测试理论,建立了由高频脉冲发生器、同轴电缆、专用测试夹具、30dB脉冲衰减器和高性能的数字存储示波器等组成的测试系统。参考时域传输(TDT)TLP测试方法,利用该测试系统,对典型双极TVS器件在快上升沿电磁脉冲作用下的电流特性和电压特性进行了研究,并对试验数据进行了拟合分析。结果表明,TVS器件的箝位电压、峰值电流等参数均随着测试电压的增大而增大,且与测试电压呈线性关系;而由箝位电压决定的箝位响应时间受测试电压的影响较小。经对比分析实验结果得出,对快沿电磁脉冲,采用固定响应时间下的箝位电压来衡量TVS器件的防护性能是较为合理的。     

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。     

可控串联补偿器暂态稳定的迭代自学习控制(ILC)

介绍了迭代自学习控制的原理,将其用于ＦＡＣＴＳ为暂态稳定控制;比较了固定串补、ＰＩ控制和迭代自学习控制的可控串补对系统暂态稳定的影响;指出迭代自学习控制具有一系列常规控制算法所没有的优点,是值得进一步深入的控制方法。