Mayr电弧模型下GIS中快速暂态过电压的仿真分析

SF6气体绝缘封闭组合开关(GIS)中隔离开关进行分合母线时,产生快速暂态过电压(VFTO),幅值高且上升速率极快,威胁GIS及相邻设备的绝缘。选取某800 kV GIS隔离开关分合母线的试验电路为研究对象,采用电磁暂态程序(EMTP/ATP)进行建模仿真,隔离开关燃弧时采用Mayr电弧模型,分析其对VFTO的影响,得出考虑Mayr电弧模型时操作隔离开关、断路器侧隔离开关及变压器侧隔离开关的电压波形,并与考虑时变电阻模型的VFTO进行对比。对VFTO波形进行离散傅里叶分析,得到过电压频率、幅值的变化特征,研究结果为GIS绝缘设计提供参考。

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。

综合能源交直流混联外送系统暂态过电压分析与快速估算

针对大容量直流和高比例新能源集中接入的交直流送端系统中,由于故障扰动引起的暂态过电压难以快速准确计算导致系统安全稳定运行的问题,提出综合能源交直流混联外送系统暂态过电压分析与快速估算方法。首先,建立风火打捆的送端系统等效模型,考虑储能系统接入后的交直流综合能源的调节特性,对故障后的暂态过电压进行修正。分析故障扰动下风电机组的有功功率和无功功率动态变化特性,给出暂态过电压的计算流程。然后,分析暂态过电压时变参数辨识方法,提出交直流系统暂态过电压快速估计方法。最后,以某地交直流送端系统数据建立仿真模型,仿真结果验证了所提方法在交直流送端系统暂态过电压的计算精度和收敛速度方面具有优越性。

1000kV GIS中燃弧电阻模型对快速瞬态过电压的影响

气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中隔离开关因开断性能差在动作时会产生上升时间极短的快速瞬态过电压(VFTO),VFTO上升时间短、幅值高的特性会对电气设备绝缘造成严重危害。本文利用仿真研究定值燃弧电阻模型、指数燃弧电阻模型、双曲线燃弧电阻模型、Mayr燃弧电阻模型和重燃弧电阻模型,得到各燃弧模型下VFTO的幅值和频谱图,并分析各燃弧模型下VFTO波形的衰减、振荡与上升时间。通过对比各模型仿真结果得出,重燃弧电阻模型更符合实际电弧模型,利用该模型得到的VFTO幅值、振荡与上升时间能更好地描述其波形。

GIS开关操作对二次设备骚扰抑制措施研究

为研究气体绝缘变电站(gas insulated substation,GIS)隔离开关操作引发特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)对就地二次设备影响及抑制措施,本文介绍了GIS隔离开关操作对就地二次设备骚扰的测试方法,针对VFTO骚扰特性重点阐述了就地二次设备主回路抑制VFTO骚扰的设计实现方法,提出了就地二次设备加强互感器绝缘强度、机箱分区屏蔽设计、电源多级滤波等措施,通过VFTO电磁暂态试验平台验证了抑制措施的有效性。

利用MOV限制变压器绕组的特快速暂态过电压研究

气体绝缘金属封闭式组合电器(gas insulated substation,GIS)中的特快速暂态过电压会对电力系统的稳定性和变压器绕组的绝缘防护造成极大的损害。变压器的绝缘设计通常只考虑雷电过电压和操作过电压,而常忽略特快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)对变压器的冲击作用,金属氧化物避雷器(mental oxide varistor,MOV)因其良好的非线性特性而被用于改善绕组电位分布。基于此研究了变压器绕组两端并联MOV前后电压分布和电压梯度分布来探究MOV用于防护过电压的可行性。首先,提出了改进的时域有限元法,建立了变压器绕组并联MOV前后的多导体传输线模型;然后,推导了基于单变量时域有限元法求解该模型的边界条件;最后,通过MATLAB仿真计算了变压器绕组并联MOV前后的电压分布和电压梯度大小,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。

油浸式电流互感器主绝缘快速暂态过电压分布的研究

测量得到了不同水分含量油浸绝缘纸和半导电纸的介电频域谱,利用改进的Cole-Cole模型,拟合得到各材料介电参数与水分含量及频率的函数关系。在考虑插入电屏薄层的条件下,建立了油浸倒立式电流互感器绝缘系统的宽频多导体传输线模型,模型分布参数考虑了湿度及频率依存性,对绝缘系统特快速暂态过电压分布计算提出了一种新方法。

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器(GIS)中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压(VFFO)有可能在GIS及其相连设备引起故障,已有的VFTO抑制方法存在种种不足, 文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性, 应用Jiles-Atherton模型对磁环仿真,模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合,验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明,磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量,从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的衰减、降低了VFFO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS 系统中加入磁环前后的VFTO,结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。

铁氧体磁环抑制GIS的VFTO的可能性

研究了用铁氧体磁环抑制全封闭组合电器 (GIS)的特快速暂态过电压 (VFTO)的可能性。低电压模拟试验表明 ,在导体上放置铁氧体磁环等效于在导体中接入一个并联的电感和电阻 ,能够阻尼行波的传播 ,抑制快速暂态过程。

GIS中快速暂态过电压的仿真计算

采用 EMTP程序仿真计算了天荒坪抽水蓄能电站5 0 0 k V GIS系统隔离开关操作产生的快速暂态过电压。分析了影响过电压幅值的因素。

特快速暂态过电压及研究实例

ＧＩＳ内的特快速暂态过电压（ＶＦＴＯ）巳在超高压电网中造成了一些事故。本文第一部分简要地说明ＶＦＴＯ现象，第二部分结合国内的一次事故介绍工程研究的内容和结论，最后对开展特快速暂态研究提出了建议。

GIS隔离开关操作对二次设备的影响

简述了 GIS内的电磁兼容问题及隔离开关操作产生 VFTO和 TGPR的机理、一次设备干扰二次设备的几种途径。在此基础上总结了现有的各种 VFTO和 TGPR以及二次电缆内干扰电压计算方法 ,并指出其不足 。

铁氧体磁环抑制GIS特快速暂态过电压研究

采用 EMTP软件对 GIS中隔离开关关合空载母线时产生的 VFTO进行仿真 ,研究铁氧体磁环对 VFTO的抑制作用 ,通过仿真计算结果分析 ,优化选取对 VFTO抑制效果理想的等效电阻和电感值 ,以便为选取合适的铁氧体磁环提供依据。并在低压条件下进行了模拟试验 ,据此验证仿真计算方法的准确性。

采用套管传感器测量变压器线端快速暂态过电压的方法

全封闭气体绝缘组合开关内隔离开关操作产生的快速暂态过电压(very fast transient overvoltage,VFTO)给变电站内其他运行设备的安全带来严重危害,提出了一种利用变压器套管传感器测量变压器引线端电压的测量方法。将传感器低压臂部分接到变压器套管末屏上,与套管电容构成VFTO套管传感器;采用卷积模型法处理方波响应结果,获得了传感器响应特性;基于增量Wiener反卷积滤波器的波形还原方法,解决了套管引起的传感器高频响应频率失真问题。在实验室建立了一个快速暂态过程实验平台,在此平台上验证了套管传感器VFTO测量系统的有效性。在某超高压变电站用套管传感器测量了隔离开关操作时高压电抗器处的VFTO,并对测量结果进行了波形还原。测量结果表明,基于变压器套管传感器的VFTO测量系统可以满足现场测量的需要。

超高压 GIS 中快速暂态过电压造成危害的原因分析

隔离开关切合小电容电流时产生的ＶＦＴＯ会对３００ｋＶ以上的ＧＩＳ造成危害，而对３００ｋＶ以下系统的影响则不大，对这个现象目前还没有满意的解释。本文通过计算，对ＶＦＴＯ的影响因素进行了研究。结果表明，当电压等级高于３００ｋＶ时，变压器入口电容和母线侧的电容电流明显增加，使得ＶＦＴＯ的倍数增高。

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。

气体绝缘开关设备介质窗口式特快速暂态过电压测量用传感器研制

为克服现有窗口式特快速暂态过电压(VFTO)测量传感器安装时间较长、维护时需要气体绝缘开关设备(GIS)间隔停电等缺点,研制了1种介质窗口式VFTO测量系统,通过介质窗口实现了测量传感器与GIS内气体的隔离。探索了不同密封介质窗口材料对测量系统频带的影响,为了实现对VFTO工频分量的准确测量,优选聚四氟乙烯作为介质窗口绝缘介质板的材料。测量系统频率响应试验结果表明:介质窗口式VFTO测量系统高频截止频率>175 MHz,低频截止频率<10 Hz。此外,利用该种传感器在252 kV GIS回路对隔离开关操作产生的暂态过电压进行了数百次的分合闸测试,传感器的分压比保持恒定,验证了传感器长期测量的可靠性。

500kV GIS变电站VFTO对于电子式互感器的电磁骚扰研究

随着气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的广泛使用,由隔离开关和断路器操作引起的快速暂态过电压(VFTO)带来的危害越加明显。以某典型500 kV GIS智能变电站为计算原型,研究500 kV GIS变电站VFTO对电子式互感器的电磁骚扰。以噪声源和传播路径为基础,通过建立噪声耦合近似模型,实现对电子式互感器干扰信息的定性分析研究。通过分析发现,互感器耦合路径上的耦合电容C_L和C_N越小,VFTO噪声耦合效率越低,VFTO对电子式互感器的噪声影响也越小。研究结果表明,低频段通过修正C_L和C_N实现对电磁干扰的抑制,高频段采用滤波和屏蔽最为有效。通过现场实测证实,未安装防护装置情况下,测得数字采集卡输入端耦合VFTO最高幅值达到9.9 kV,采用电磁兼容综合防护措施后,VFTO最高幅值为0.61 V。

VFTO作用下变压器绕组的过电压计算

为研究气体绝缘变电站中陡波前过电压对变压器的影响和解决大型电力变压器建模时矩阵阶数过大问题,详细推导了以匝为单元建立的变压器绕组多导体传输线(MTL)模型的计算公式,提出了该模型结合等效阻抗建立变压器绕组模型的新方法,有效地提高了计算效率。仿真与试验结果说明该法正确可行。

GIS隔离开关操作产生的壳体电位升高和VFTO关系

气体绝缘开关设备(GIS)中的隔离开关操作,会产生特快速瞬态过电压(VFTO)和壳体电位升高(TEV)等问题。该研究旨在通过试验方法研究TEV和VFTO之间的关系,并分析TEV在GIS回路中的形成原因和传播规律。研究中,首先利用自制的TEV和VFTO测量系统,在武汉特高压交流试验基地对GIS隔离开关操作时产生的TEV和VFTO波形进行了测量。从暂态波形时间对应角度分析,所有统计的时间偏差均在[-90μs,20μs]的区间内,证明了2者在时序上的对应关系;从幅值比例关系角度,使用Spearman相关系数分析,证明了TEV波形上的脉冲电压与隔离开关断口间的击穿电压满足正比单值函数关系。通过引入比例系数,分析了试验回路上不同位置处的TEV幅值,从试验角度验证了行波传输理论对TEV成因的解释。该研究还给出了通过少量现场试验确定某一位置最大TEV的方法,估算试验回路中可能出现的TEV最大值为51.37 k V,这一估算方法能够为TEV的理论分析和仿真计算提供支持。