GIS中特快速暂态过电压抑制措施研究

摘要

近几十年来，随着电力系统的电压等级逐渐提升，全封闭式气体绝缘变电站(GIS)得到了广泛的应用。而由GIS中隔离开关分、合闸操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)引起的问题更加突出，成为了一个不可忽视的问题。VFTO具有幅值较高、频率极高、波头陡度极陡三个特点，对GIS内部设备绝缘和与之相邻的高压设备都会造成巨大的危害，尤其是其极高陡度的波头和极高的频率，极易造成变压器匝间绝缘被击穿。抑制VFTO对于GIS的安全运行十分重要，但现有的抑制措施有着造价昂贵、结构复杂、可靠性差、容易引起谐振等缺点，所以提出一种合理、有效的抑制措施具有非常重要的现实意义。
　　本文以湖南某500kVGIS变电站为研究背景，用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建该变电站仿真模型，仿真得到变电站内各设备上的VFTO，分析比较了几种现有的VFTO抑制措施的抑制效果。
　　针对GIS内主变压器入口处的VFTO抑制，本文首先提出采用电力电缆连接GIS主体和主变压器，考虑电力电缆的接地方式对VFTO的影响，并针对电缆的四种接地方式搭建仿真模型，仿真得到了不同接地方式以及不同长度下电缆对VFTO的抑制效果。
　　其次，提出运用架空线连接GIS主体和主变压器来抑制变压器入口处的VFTO，考虑冲击电晕对VFTO的影响，并针对VFTO的正负极性搭建冲击电晕模型，仿真得到了不同长度的架空线对VFTO的抑制效果。
　　最后，提出运用一定长度的电力电缆连接一定长度的架空线来抑制主变压器入口处的VFTO，经过仿真，变压器入口处VFTO的幅值、频率、波头陡度都得到了非常理想的抑制，该方法具有较高的工程应用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 VFTO的危害

1．3 国内外研究现状

1．4 研究意义

1．5 本文的主要研究内容

第二章 GIS中特快速暂态过电压

2．1 特快速暂态过电压

2．1．1 GIS中VFTO的产生机理及特性

2．1．2 GIS中VFTO的分类

2．2 电磁暂态过程的元件模型

2．2．1 电感等值计算公式

2．2．2 电容等值计算公式

2．2．3 电阻元件计算公式

2．2．4 单相无损线的Bergeron等值计算电路

2．3 GIS元件参数的计算模型

2．3．1 母线的传输线模型参数

2．3．2 变压器模型

2．3．3 隔离开关电弧模型

2．3．4 避雷器模型

2．3．5 残余电荷

2．3．6 其余设备

2．4 本章小结

第三章 500kVGIS中VFTO的数值计算

3．1 500kVGIS介绍

3．2 500kVGIS的VFTO仿真计算模型

3．3 仿真结果

3．4 现有的特快速暂态过电压抑制措施

3．4．1 分合闸电阻

3．4．2 铁氧体磁环

3．4．3 改变操作程序和简化接线

3．5 本章小结

第四章 电力电缆对VFTO的抑制

4．1 波经过电容和电感

4．2 电力电缆

4．2．1 电力电缆的结构

4．2．2 电力电缆的集肤效应

4．2．3 电力电缆的接地方式

4．3 电力电缆对VFTO的抑制效果

4．4 本章小结

第五章 架空线对VFTO的抑制

5．1 架空线

5．2 架空线上的冲击电晕

5．2．1 冲击电晕的伏库特性

5．2．2 动态电容的计算

5．2．3 电晕仿真模型的建立

5．3 架空线对VFTO的抑制效果

5．4 电力电缆与架空线联合抑制VFTO

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文

附录B 攻读学位期间所参与的科研项目

附录