新疆第二座750 kV全站GIS变电站建成投运

2023年7月3日,乌昌750 kV变电站启动试运行,标志着新疆第二座750 kV全站GIS(气体绝缘)变电站正式投运,乌昌地区网架结构更加完善。乌昌750 kV变电站是乌北-凤凰-乌苏-博州-伊犁输变电工程的重要组成部分,也是乌昌地区750 kV环网的重要一环。

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。

特高压GIS变电站雷电过电压防护研究

为综合研究避雷器配置方案对特高压GIS变电站雷电侵入波防护的经济性以及可靠性的影响,通过将某1 000 kV特高压GIS变电站进线段和变电站视为一体化模型,考虑雷击点、雷击方式、地面倾角等因素,采用国际通用暂态程序ATP-EMTP对不同避雷器配置方案、不同运行方式下变电站主要设备上雷电侵入波过电压进行计算研究。仿真结果表明:进线侧高抗和互感器共用一组避雷器、主变安装一组避雷器可以满足设备绝缘裕度要求,但保护裕度较低,可通过进线段优化进一步提高保护裕度;由于架空线路与GIS波阻抗的不对等而形成的过电压波的复杂折反射问题,雷击引起主变处过电压超过高压套管处过电压;相同条件下绕击出现概率以及在主变上产生的过电压幅值相对反击均较高;绕击上相导线产生过电压更加危险。因此,建议后续研究重视绕击防护。研究结果可为该站避雷器配置方案提供重要依据,对后续新建特高压交流变电站雷电过电压防护具有重要指导意义。

特高压交流GIS变电站噪声特性测量与分析

为了掌握特高压交流GIS变电站的噪声特性,以1 000 kV特高压芜湖变电站为研究对象,对站内主变压器、高压并联电抗器以及站界噪声声压级进行了测量,分析了站内主要噪声源的频谱分布、噪声水平以及噪声传播与衰减特性。结果表明,主变压器噪声与高压并联电抗器噪声较为接近且以中低频为主,均在70 dB(A)左右。冷却风扇噪声对主变压器噪声影响较大。主变压器与高压并联电抗器噪声传播过程中均存在较为明显的干涉现象,其中以100、200 Hz噪声干涉最为显著。站界噪声受站内声源位置的影响较大,距离噪声源越近,站界噪声越明显。分析结果对于典型特高压交流变电站噪声预测及评价具有实际意义。

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。

500 kV GIS变电站雷电过电压保护研究

将500 kV GIS变电站和进线段结合起来,考虑绝缘子串冲击伏秒特性、进线段冲击电晕、远近区杆塔冲击接地电阻、落雷点等因素的影响,采用ATP-EMTP对500 kV GIS变电站的雷电侵入波过电压进行了研究。研究表明,冲击电晕、近区杆塔接地电阻对雷电过电压有很大的影响;雷击最靠近变电所终端"门"形塔的杆塔时,过电压有可能不是最严重的;当设备过电压较严重时,母线上增装一组避雷器能有效降低过电压。该研究思路兼顾安全和经济两方面,可为工程提供新的参考。

GIS变电站特快速暂态过电压研究的技术现状

在全封闭SF_6气体绝缘变电站(GIS)中,隔离开关的操作会产生特快速暂态过电压(VFTO)。VFTO技术的研究涵盖了其产生、特性、对GIS和相连接设备的影响以及对其限制措施。通过对国内外VFTO技术研究水平现状的介绍,指出了目前国内外该领域的技术差距,并结合国内750 kV官亭变电站GIS工程实例,重点分析研究了VFTO的计算和实测技术。

架空线对GIS变电站VFTO抑制效果的分析

针对GIS变电站开关操作产生快速暂态过电压（VFTO）的抑制问题,基于电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建的仿真模型,提出采用架空线来连接GIS母线出口套管和主变压器的思路,利用架空线单位长度内几何电感较大,以及考虑架空线产生电晕等影响因素来削弱VFTO的幅值和波头陡度,保护主变压器的安全运行。通过搭建ATP-EMTP仿真模型,分别采用1~45 m架空线连接GIS母线出口套管和主变压器,仿真计算得到入口处的VFTO波形。仿真结果表明：架设20 m左右架空线就能够把变压器入口处的VFTO波头陡度降到允许值范围内,具有一定的工程实用价值。

500k VGIS变电站雷击进线段塔顶雷电过电压的仿真研究

使用电磁暂态计算程序ATP-EMTP(ATPDRAW)就某500kVGIS变电站雷击进线段杆塔塔顶落雷引起的过电压进行建模与仿真,粗浅讨论了雷击进线段杆塔、杆塔冲击接地电阻、变电站运行方式等重要因素对雷电过电压的影响。

500kV GIS变电站雷电侵入波保护方案及波形分析

针对雷击输电线路引起站内电气设备产生过电压的问题,提出了四种不同的保护方案,通过ATP软件仿真,对站内变压器、电抗器、CVT及GIS入口各方案下的电压进行保护裕度和经济性分析,得出在进线入口处装一组敞开式避雷器,和在单元主变压器附近装设一组封闭式避雷器,可以有效降低雷电侵入波过电压;利用分形理论对各方案下变压器的电压波形进行分形维数和Kolmogorov熵的比较,得出K熵与保护裕度之间存在正相关性;提出利用分形学波形特征可进行保护方案的选择,即当P≥Pi时,符合设计要求。

750kV GIS变电站特快速暂态过电压的实测研究

国内外对GIS中快速暂态过电压(VFTO)进行过大量的计算研究,技术相对比较成熟,但是在现场测量方面还存在很多技术障碍需要研究和攻克。本文全面介绍内部、外部陡波前过电压和瞬态外壳地电位抬高(TGPR)3种特快速暂态过电压的现场测量方法,并介绍了兰州东750 kV GIS断路器投切空线的VFTO实测结果,为今后现场特快速暂态过电压的测量提供了可借鉴的思路和方法。

500kV GIS变电站雷电侵入波过电压的计算分析

500k V变电站的雷害事故是造成大面积停电的重要原因,因此对GIS型变电站进行雷电过电压研究是十分必要的。本文采用国际通用的电磁暂态程序ATP-EMTP程序对雷击进线段而引起的站内过电压水平进行计算分析,并探讨合理的方案在GIS中的应用,计算结果为500k V GIS变电站的防雷设计和运行提供了参考。

GIS变电站灵活性扩建及电气试验方案的研究

在GIS产品设计上完善结构形式,在扩建及故障检修后的电气试验方案上优化作业流程,最终满足GIS变电站不停电或小范围停电下扩建及故障检修工作要求。

GIS变电站安装时应注意的问题

进入21世纪,随着人类对环境可持续发展和电力系统可靠性的要求,GIS电气设备不断普及。但是,由于GIS设备的特殊性,在GIS变电站的安装过程中,应该注意清洁度、密封性、含水量等问题,只有严格注意这些问题,才能保证GIS变电站的安全稳定运行。

浅谈GIS变电站应注意的问题

针对GIS设备的特点,下面提出建设GIS变电站应重点注意的几个问题。并提出了相应解决措施。

3种典型220kV GIS变电站进线方式的电磁场分析

高压输变电系统产生的工频电磁环境成为当今人们关注的热点问题。本研究利用COMSOL Multiphysics(多物理场有限元仿真软件),模拟分析了3种典型220 kV GIS(气体绝缘组合电器设备)变电站进线方式在周围空间所产生的工频电场和磁场分布特征及影响规律。首先建立3种输电线路的模型;然后利用有限元法进行软件仿真,计算电磁场在离地1.5 m和15 m高度处的水平分布;最后按照国际非电离辐射防护委员会(ICNRIP)1998年发布的《限制时变电场、磁场和电场磁暴露(300 Hz以下)导则》对结果进行评估。计算结果表明,220 kV电压等级的3种进线方式产生的工频电磁场均低于ICNRIP规定的公众暴露限制。

1000kV特高压GIS变电站快速暂态过电压的研究

快速暂态过电压对1000 kV GIS设备的危害性比对500 kV及以下的系统要大得多,必须引起足够的重视。使用EMTP软件,仿真分析了晋东南特高压GIS变电站本期单母一回出线一回主变运行工况下,操作出线隔离开关和变压器侧隔离开关产生的VFTO波形和幅值。在不采取限制措施的情况下,GIS本体最高VFTO达2.09 pu。研究了隔离开关加装并联电阻后VFTO的抑制情况,分析了并联电阻接入时间与VFTO最大值和并联电阻吸收能量的关系。当加装500Ω并联电阻后,VFTO最大值下降到1.30 pu,抑制效果理想。

GIS变电站灵活性扩建分析

针对GIS变电站后期扩建需要全站或大范围停电配合的不足,该文主要在GIS产品结构型式及电气试验方法上提出改进方案,最终达到不停电或小范围停电下实现扩建及电气试验工作的目的。

500kV GIS变电站全遥控式系统设计方案

变电站建设数量逐年增加,运维成本不断增高,针对500kV GIS变电站设计情况,提出辅控设备布置原则,研究全遥控的防误操作策略,集中控制减少运维人员现场操作,提高变电站操作的可靠性。

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。