GIS设备带电快速暂态过电压仿真分析及交流耐压试验研究

摘要

对变电站GIS（GasinsulatedSwitchgear）设备进行检修或者扩建时，必须要对其进行交流耐压试验测试。目前常用的交流耐压试验方法有双断口隔离、减小耐压试验值以及缩小耐压试验范围等，这些方法普遍存在着测试过程复杂、需全站或部分停电、部分器件未能进行耐压试验、测试结果不可靠等缺点。因此，如何避免试验过程中出现的以上问题，实现GIS设备带电交流耐压试验，并得出可靠的试验结果，对变电站的安全稳定运行具有重大的实际意义和经济效益。　　GIS设备交流耐压试验过程中，被试品和正常运行部分之间仅通过一个隔离开关断口隔开，不可避免发生断口SF6气体间隙击穿而产生暂态过电压（Very Fast TransientOvervoltage，VFTO），对试验设备和运行设备带来危害。通过研究交流耐压试验过程中隔离断口的电压特性，找出避免隔离断口绝缘击穿的条件，并对其进行仿真和实验验证，能够为GIS设备带电交流耐压试验提供理论指导和数据支撑。本文以110kV GIS变电站为研究对象，对GIS设备带电交流耐压试验时隔离断口电压特性进行理论分析，设计了GIS设备带电交流耐压试验方案。采用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件对试验过程进行了模拟，仿真了试验中不同工况下产生的VFTO对试验设备以及正常运行部分带来的影响，在此基础之上提出了抑制措施来降低过电压和过电流冲击，最后进行了现场试验。论文主要研究工作如下：　　①研究了GIS设备交流耐压试验过程中隔离断口电压值的分布规律，论证了避免隔离断口绝缘击穿的条件，基于此，分析了GIS设备带电交流耐压试验的可行性，并制定了试验方案。　　②利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建了GIS设备交流耐压试验仿真模型，仿真了不同工况下产生的VFTO对隔离断口、试验设备以及运行部分带来的冲击，并提出采用回路电阻对冲击电压电流进行抑制。　　③研究了现场试验过程中面临变电站负荷不一致、多个GIS设备同时试验以及试验间隔闪络对试验设备、运行部分及负载侧的影响，仿真分析了试验电压和运行电压相位频率差值裕度以确保试验过程的安全。　　④在理论研究和仿真分析的基础上，搭建了实验平台对现场试验过程中可能出现的工况进行试验，分析被试间隔闪络以及断口击穿对实验过程带来的影响。并通过实验验证了仿真中提出保护措施的可行性，最后对GIS设备进行了现场交流耐压试验。

目录

1绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1GIS设备交流耐压试验研究现状

1.2.2交流耐压试验升压方式研究现状

1.2.3站内VFTO研究现状

1.3本文主要研究内容

2GIS设备隔离断口电压特性分析

2.1概述

2.2隔离断口电压分析

2.3GIS设备交流耐压试验方法

2.4小结

3GIS设备交流耐压试验中过电压仿真及影响研究

3.1概述

3.2GIS设备交流耐压试验模型

3.3断口电压仿真分析

3.4不同工况影响仿真分析

3.4.1负荷影响

3.4.2断口数量影响

3.4.3试验间隔闪络

3.5.1回路电阻保护仿真

3.5.2相差裕度定值优化

3.6本章小结

4GIS设备现场交流耐压试验及工况影响

4.1概述

4.2实验设备及功能参数

4.3不同工况影响试验测试

4.3.1断口电压值测试

4.3.2试验保护监控

4.3.3被试间隔闪络试验

4.3.4断口击穿试验

4.3.5水阻影响试验

4.4GIS设备现场交流耐压试验

4.5本章小结

5总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

A.作者在攻读学位期间发表的论文目录

B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

C.学位论文数据集

致谢