论文部分内容阅读
随着我国特高压的迅速发展,1100 kV气体绝缘封闭金属开关设备(Gas Insulated Switchgear,GIS)的绝缘特性及其运行状态逐渐成为学者研究的重点。在针对1100 kV GIS绝缘性能的研究性试验过程中,盆式绝缘子击穿等现象的产生引起试验人员对特快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage,VFTO)的关注。本文在1100 kV GIS研究性试验现象和数据的基础上,针对1100 kV GIS试验回路开展特快速暂态过程的仿真研究。为了获得1100 kVGIS在实际运行中的状态,在试验回路仿真的基础上开展了1100 kV变电站电气主接线隔离开关合闸操作电弧重燃的仿真研究。论文研究主要内容包括:(1)研究特快速暂态过电压的基本理论和仿真计算方法。隔离开关操作是特快速暂态过电压产生的主要原因,因此通过隔离开关操作过程理论分析特快暂态过电压的产生机制,并对过电压波形的幅值、陡度和频率进行特征描述,分析总结特快速过电压在不同传播通道下可能产生的绝缘破坏等影响;另外,对特快速暂态过电压仿真计算中集中和分布参数元件的等效原理进行理论分析。(2)对1100 kVGIS试验过程中出现的现象进行整理,总结为三个部分:一是由内部暂态过电压引发的气隔绝缘子沿面放电,二是外部暂态过电压导致的试验变压器匝间绝缘击穿以及二次设备故障;三是由壳体暂态过电压导致的1100 kVGIS壳体暂态电位升高。在理论研究的基础上分别提出针对试验现象的仿真分析方案。(3)对1100 kV GIS试验回路进行特快速暂态过电压仿真分析,获得套管与GIS连接处气隔绝缘子耐压水平,传播至试验变压器入口的暂态过电压和经弱阻尼分压器传播至二次侧的过电压,据此解释内外部暂态过电压引发的试验现象,并根据暂态过电压产生的原因提出提高试验设备安装工艺以及增加试验变压器保护电阻节数的抑制方案。(4)在VFTO仿真结果基础上采用电源等效的方式开展试验回路的壳体暂态电位仿真计算,获取壳体暂态回路在试验电压激励下的电压响应,提出采用接地抑制的方式限制壳体暂态电位的抬升。比较三种接地线型和接地方式,确认最合理的接地方案为铜箔就近接地,并且采用铜编织线缠绕短接壳体法兰。(5)在试验回路等效模型建立和参数选择的基础上,开展特高压变电站电气一次主接线单次燃弧仿真分析,采用电阻描述隔离开关操作过程断口间隙的绝缘变化,过程包括起弧、燃弧和熄弧三个阶段。通过对变电站暂态仿真模型添加起弧和熄弧的控制模块,建立电气一次主接线重燃仿真模型,获得实际变电站条件下VFTO燃弧过程。仿真对比合闸电阻和铁氧体磁环抑制特快速暂态过电压的效果,结果验证了采用合闸电阻抑制VFTO的合理性。