带GIL出线的500kV水电站升压站雷电过电压与VFTO仿真研究

摘要

为解决当今社会中迫在眉睫的能源短缺和环境污染等问题，兴建大型水电站俨然成为全球日益重视的方案。因此水电站逐步扩大了在能源结构中的比例，在电力系统中有着举足轻重的价值和地位。受制于地理环境的限制，水电站往往与其升压站伴随配置。此外受到绝缘材料技术发展的限制，电压等级越高的电气设备的安全绝缘裕度反而越小。因此水电站的高电压等级升压站面临的站内过电压问题，尤其是本文主要探讨的振荡频率较高的雷电过电压和特快速暂态过电压，直接关系到水电站乃至电力系统的安全性和可靠性。
　　本文以图形化电磁暂态计算程序ATP-EMTP为计算工具，以巴基斯坦的苏基克纳里水电站工程项目为仿真对象。根据该站的实际布置，针对站内每一类电气元件逐一介绍了其对应的高频等效模型。在此基础上，分别针对该升压站的雷电过电压和由分闸操作隔离开关引起的特快速暂态过电压，以偏严格的方式设定了仿真的计算条件。通过分析仿真结果，讨论了不同实际条件下雷电过电压和特快速暂态过电压在站内的分布规律，同时校验了该升压站绝缘配合方案的有效性。这对于其他500kV水电站升压站的同类问题具备重要的参考价值。
　　结果表明:1、水电站500kV的GIS与架空出线之间通常铺设较长的GIL，相对于其他类型的普通变电站，这一结构特点无论是对于雷电过电压还是VFTO的抑制都十分有利。2、当避雷器配置方案是在线路入口侧和变压器侧母线同时安装时，基本可以保证设备主绝缘的安全。3、升压站主接线结构是影响站内雷电过电压水平的重要因素。主接线的网络拓扑结构越简单，即，分支母线越少、并联设备越少，则相同位置上的雷电过电压就越高。4、VFTO的波形特征与隔离开关分闸操作前系统中带电母线的结构和长度具有相关性。当带电母线长度较短且并联设备较多时， VFTO的高频分量更集中，最终体现VFTO的振幅也更高;反之，虽然阻尼增强，但是VFTO的起始陡度也变大，这意味着线圈设备的匝间绝缘需要加强防护。

目录

声明

摘要

1．1 课题的背景及意义

1．2 雷电过电压和特快速暂态过电压的危害

1．2．1 雷电过电压的危害

1．2．2 特快速暂态过电压的危害

1．3 国内外主要研究现状

1．3．1 站内雷电过电压分布的研究现状

1．3．2 站内VFTO分布的研究现状

1．4 500kV水电站升压站典型特征

1．5 本文主要研究的内容

第2章 500kV水电站升压站内设备暂态模型的建立

2．1 仿真对象的简介

2．1．1 仿真对象概况

2．1．2 SK水电站升压站主接线形式

2．1．3 站内电气设备的绝缘水平

2．2 架空线路模型

2．3 避雷器模型

2．4 GIL和GIS母线模型

2．5 高压套管模型

2．6 断路器和隔离开关模型

2．7 绕组类设备的等效模型

2．8 本章小结

第3章 雷电过电压在SK水电站升压站内的分布

3．1 仿真前提假设条件

3．1．1 雷电入侵方式

3．1．2 雷电入侵时SK水电站升压站的运行方式

3．2 雷电波的等效电源模型

3．2．1 绝缘子串闪络反击发生条件

3．2．2 线路冲击电晕引起的畸变

3．2．3 雷电波的等值波形的确立

3．3 全站整体仿真电路

3．4 仿真结果及分析

3．5 本章小结

第4章 VFTO在SK水电站升压站内的分布

4．1 仿真前提假设条件

4．1．1 残余电荷的等效模型

4．1．2 VFTO发生时SK水电站升压站的运行方式

4．2 DS操作过程中的燃弧模型

4．3 全站整体仿真电路

4．4 仿真结果及分析

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢