三峡电站500kV气体绝缘全封闭快速暂态过电压分析

论文摘要

随着我国电力工业的高速发展和电压等级的不断提高,气体绝缘变电站（GIS）在电力系统中的应用越来越广泛。国内外GIS的运行经验表明,GIS中的隔离开关在分合空载变压器时,动、静触头间会发生多次电弧重燃,引起高频振荡而形成上升时间极短的快速暂态过电压VFTO（Very Fast Transient Overvoltage）。这种不同于雷电波和冲击电压、具有截波特征的过电压,对其传导路径上相关的电气设备的绝缘带来很大的危害。近年来,国内外均已发生过此类过电压导致主变压器绝缘受损的事件。三峡电站的主变压器是超大型电力变压器,其工况直接影响到三峡机组乃至电网的安全稳定运行。因此本文对三峡GIS系统隔离开关操作引起的VFTO现象及特性进行研究。结合三峡电站500kVGIS接线方式,建立GIS有关元器件的等值模型及整体仿真计算模型,利用电磁暂态程序（EMTP-ATP）仿真并分析GIS内部开关（隔离开关、断路器）操作产生的VFTO,通过研究和分析VFTO的波形特征,得到影响VFTO的主要因素。对三峡左岸电站VFTO的一次现场测试进行总结,根据得到的实测数据,分析探讨不同电气主接线运行方式及不同隔离开关操作方式下的VFTO对主变压器的影响。通过对三峡电站VFTO的仿真计算及实验研究,得到了变压器入口电容、线路残余电压、隔离开关弧道电阻、主变压器出线回路数是影响变压器入口VFTO电压的主要因素。找出了抑制VFTO的主要措施,从而为GIS设备和变压器的设计选型提供了依据。通过对现场不同母线运行方式和不同隔离开关操作方式下产生的VFTO的分析,得出不同的母线运行方式产生的VFTO对变压器影响佷小，但不同的操作方式影响较大,其中操作近距离隔离开关对主变的危害最大,从而为实际运行中制定合理的运行操作规程提供了依据。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出（快速暂态过电压的研究目的及意义）
• 1.2 GIS 中的快速暂态过程
• 1.2.1 快速暂态过电压的起因及特点
• 1.2.2 GIS 中快速暂态现象的分类
• 1.3 GIS 中 VFTO 的危害
• 1.3.1 VFTO 的危害实例
• 1.3.2 GIS 中VFTO 造成设备损害的原因
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 选题的意义
• 1.6 本论文主要研究内容
• 2 快速暂态过电压产生机理及对变压器绝缘危害的分析
• 2.1 快速暂态过电压产生的机理
• 2.2 快速暂态过电压对变压器绝缘危害的分析
• 2.3 小结
• 3 三峡500kV GIS 中快速暂态过电压的仿真计算
• 3.1 三峡电站500kV GIS 简介
• 3.2 各元件的计算模型
• 3.2.1 母线的传输线模型
• 3.2.2 隔离开关的电弧模型
• 3.2.3 变压器等值入口电容
• 3.2.4 各元件模型一览表
• 3.3 建立三峡左岸500kV GIS 第八串VFTO 仿真模型
• 3.4 快速暂态过电压的计算及影响因素分析
• 3.4.1 残余电荷电压的影响
• 3.4.2 变压器入口电容的影响
• 3.4.3 开关弧道电阻的影响
• 3.4.4 变压器出线回路相互之间的影响
• 3.4.5 其它影响因素
• 3.5 抑制VFTO 过电压的措施
• 3.6 小结
• 4 三峡电站快速暂态过电压的实测
• 4.1 实测背景
• 4.2 实测情况
• 4.2.1 现场测试的准备工作
• 4.2.2 快速暂态测试技术
• 4.2.3 VFTO 测量试验的装置
• 4.2.4 试验中电站的主接线运行方式
• 4.2.5 VFTO 信号录制及处理
• 4.3 试验结果与分析
• 4.3.1 测量结果的时域和频域特征
• 4.4 VFTO 的时域分析
• 4.4.1 时域中VFTO 信号的典型特征
• 4.4.2 影响时域信号的因素
• 4.4.3 记录的可重复性
• 4.4.4 时域分析结果总结
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文