超、特高压GIS中快速暂态过电压(VFTO)及其影响的研究

论文摘要

随着系统额定电压的升高,GIS隔离开关操作引起的快速暂态问题更加突出,而设备的雷电冲击耐受电压(LIWV)已不足以反映GIS设备的绝缘水平。因此,超、特高压GIS绝缘设计时,必须考虑VFTO的影响。本文从GIS本体结构出发,针对不同电压等级设备各自特点,建立相应的内部结构细化模型。通过借鉴本课题组三维电场分析结果,在获得GIS元件较准确计算参数的基础上,分别以湖南长沙550kV GIS抽水蓄能电站和西北地区兰州东二期800kVGIS扩建工程为研究对象,对每种运行工况下GIS隔离开关操作引起的VFTO进行数值仿真。根据计算所得大量数据,对比分析不同电压等级GIS中的快速暂态过程,探讨各关键设备处VFTO波形的变化趋势,并结合百万伏交流试验示范工程技术参数,进一步研究超、特高压GIS结构参数对VFTO幅频特性的影响。从GIS内部、外部及主变多角度分析不同部件对VFTO的影响程度,在此基础上提出有针对性地建立仿真模型及选取计算参数的侧重点。其次,对VFTO高频瞬态场引起的GIS外壳暂态电压、对二次设备的干扰电压进行分析。由于外壳暂态电压TEV峰值在数十千伏范围内变化,远小于VFTO幅值,不足以影响GIS内部暂态过程,因此VFTO仿真计算时只需考虑GIS母线芯线上的传播过程。但是,VFTO在电容式电压互感器二次电缆处引起的干扰电压的幅值和频率均较高,可能影响在线检测及二次保护系统,需要引起足够的重视。最后,对某550kV GIS隔离开关触头间隙长期燃弧的故障进行分析。建立VFTO作用下双断口断路器内部结构细化模型,首次对作用在主、辅断口的过电压幅值及均压电容器的热容量问题进行探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 GIS中快速暂态现象故障实例
• 1.3 国内外GIS中快速暂态过电压的研究现状和发展趋势
• 1.4 课题背景及意义
• 1.5 研究内容
• 第二章 GIS隔离开关操作引起的VFTO
• 2.1 GIS中快速暂态现象分类
• 2.2 VFTO的产生机理和特性
• 2.3 VFTO对设备绝缘性能的影响
• 2.4 VFTO的预防措施及建议
• 第三章 550kV/800kV GIS中VFTO的数值计算
• 3.1 GIS部件瞬态特性
• 3.2 GIS部件等效模型及参数
• 3.3 550kV GIS内部VFTO仿真计算
• 3.3.1 550kV GIS工程概述
• 3.3.2 550kV GIS电气接线及隔离开关操作方式
• 3.3.3 550kV GIS内部VFTO计算结果
• 3.4 800kV GIS内部VFTO仿真计算
• 3.4.1 800kV GIS工程概述
• 3.4.2 800kV GIS电气接线及隔离开关操作方式
• 3.4.3 800kV GIS内部VFTO计算结果
• 3.5 500kV/800kV GIS内部快速暂态现象的对比分析
• 3.5.1 概述
• 3.5.2 快速暂态现象的对比分析
• 3.5.3 800kV GIS隔离开关投切电阻的防护效果
• 3.6 本章小结
• 第四章 超、特高压GIS结构参数对VFTO的影响
• 4.1 概述
• 4.2 超、特高压GIS结构参数
• 4.3 GIS内部因素
• 4.3.1 断路器断口电容对VFTO幅值的影响
• 4.3.2 被开断母线长度及残余电荷电压对VFTO幅值的影响
• 4.3.3 SF6母线波阻抗对VFTO幅值的影响
• 4.4 GIS外部因素
• 4.4.1 套管等效参数对VFTO幅值的影响
• 4.4.2 高压电缆长度及波阻抗对VFTO幅值的影响
• 4.4.3 主变压器入口电容对VFTO幅值的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 VFTO瞬态场对其它设备的影响
• 5.1 概述
• 5.2 VFTO引起的外壳暂态电压
• 5.3 VFTO对二次设备的传导干扰
• 5.3.1 电容式电压互感器计算模型
• 5.3.2 计算结果及分析
• 5.3.3 变电站的辐射干扰
• 5.4 VFTO对断路器的影响
• 5.4.1 VFTO作用下断路器内部建模
• 5.4.2 计算结果及分析
• 5.4.3 VFTO对并联电容器热容量分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢