特快速暂态过电压统计规律与绝缘试验参考波形的研究

摘要

气体绝缘变电站(GIS)中隔离开关动作时产生的特快速暂态过电压(VFTO)对超、特高压GIS变电站中电气设备的绝缘配合提出了很高要求。由于目前对GIS变电站中VFTO各项特征在不同运行方式下的分布特性没有足够的了解，使得电气设备的绝缘配合只能以最严重情况考虑。同时，由于目前没有公认的VFTO标准波形，因此在电气设备绝缘试验中缺乏绝缘对VFTO的耐受能力校核。为此，有必要针对GIS变电站中不同运行方式下产生的VFTO进行研究，并依据其分布特性给出一种可以用于相关电气设备绝缘试验的参考波形。
　　本文采用电磁暂态计算的方法对实际1000kV GIS内部动作不同位置隔离开关产生的VFTO进行了研究，记录了单次击穿过程产生的VFTO电压波形。选取能代表VFTO特征的四个参量:最大峰值、第一峰值陡度、持续时间和主振荡频率作为VFTO的特征参量加以详细研究。采用概率密度估计的方法获得了VFTO在不同运行方式下各参量的分布特性，并依据不同运行方式下电气设备具有的VFTO绝缘裕度给出了隔离开关加装阻尼装置位置的建议。随后，基于VFTO仿真计算结果采用特征值拟合的方式给出了适用于VFTO绝缘试验的参考波形。
　　结果表明，1000kV GIS变电站中VFTO最大幅值主要分布于1.2p.u.～2.2p.u.，第一峰值陡度主要分布于3.0kV/ns～8.0kV/ns之间，但在不同运行方式下两项参数的幅值最大相差均可达40％。VFTO的单次击穿的持续时间主要集中在3.0μs～5.0μs之间，主振荡频率主要分布于0.5MHz～1.0MHz。基于1000kV电气设备耐受VFTO的绝缘水平分析表明在进线段带电母线较短的情况下设备的绝缘裕度往往低于10％，建议加装阻尼装置，而电站大部分母线带电运行时设备多具有15％以上的绝缘裕度，可以省去阻尼装置。绝缘试验参考波形选用双指数拟合方法，其具有较高的准确度且便于产生。所得VFTO绝缘试验参考波形可表示为0.4μs(±35％)/4.0μs(±25％)。

目录

声明

摘要

1．1 课题的背景及意义

1．2 国内外主要研究现状

1．2．1 VFTO及其统计规律的研究现状

1．2．2 电气设备绝缘试验与参考波形的研究现状

1．3 目前存在的问题

1．4 本文主要研究的内容

第2章 特高压GIS电站的建模及运行方式的选择

2．1 特高压GIS电站设备的暂态模型

2．1．1 母线与架空线

2．1．2 断路器与隔离开关

2．1．3 套管

2．1．4 线圈类设备、互感器与避雷器

2．1．5 残余电荷

2．2 GIS电站典型运行方式

2．3 本章小结

第3章 特高压GIS电站VFTO仿真及特征参量分布

3．1 仿真对象简介

3．2 VFTO的典型波形及特征参量的选择

3．2．1 VFTO典型波形

3．2．2 VFTO波形特征点的选择

3．2．3 VFTO特征参量的选择

3．3 实际特高压电站VFTO的仿真结果

3．4 特高压GIS电站VFTO特征参量的统计分布

3．4．1 直方图统计分布

3．4．2 平滑核概率密度函数估计

3．4．3 不同运行方式下VFTO的特征参量分布特性

3．5 特高压GIS电站电气设备VFTO绝缘裕度分析

3．5．1 电气设备的绝缘水平

3．5．2 电气设备VFTO绝缘裕度分析

3．5．3 一台半接线变电站建议阻尼设备安装位置

3．6 本章小结

第4章 特快速暂态过电压绝缘试验参考波形的提出

4．1 电气设备的绝缘水平校验方法

4．2 GIS设备VFTO绝缘试验参考波形的提出

4．2．1 不同曲线拟合结果

4．2．2 不同拟合结果准确度比较

4．3 参考波形的修正

4．2．1 参考波形波头的修正

4．2．2 参考波形幅值的修正

4．4 对VFTO绝缘试验参考波形的讨论

4．5 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢