基于场路耦合方法的特高压开关站接地系统环流计算分析

特高压系统输电容量大,电压等级高,全封闭组合电器壳体及接地网环流值较大,在正常运行下产生很大的环流损耗。结合我国某特高压开关站,建立特高压HGIS的三维立体模型,运用有限元法对HGIS壳体与接地网构成的电气回路中电磁耦合过程进行计算,得出HGIS壳体环流值及相应的温升。运用壳体环流值的计算结果与场路耦合的方法计算接地网的环流值。分析表明:在母线额定电流为6 300 A的情况下,壳体环流最大值在3 500 A左右;采用双层水平地网可以将主地网环流控制在20 A以内,次地网环流控制在700 A以内,但相应的短接线电流较大,最大温升为30℃。分析了垂直接地极降低地网环流的效果,计算结果可为特高压HGIS生产厂家提供参考。     

特高压交流试验示范工程GIS隔离开关带电操作试验

为验证我国特高压交流试验示范工程金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中隔离开关带电操作的安全性,在长治、南阳和荆门变电站对所有特高压GIS隔离开关进行了带电操作试验。在前期特高压GIS和复合型气体绝缘金属封闭开关设备(hypid gas insulated switchgear,HGIS)中特快速瞬态过电压(very fast transi-ent overvoltage,VFTO)实测研究基础上,开展现场典型运行方式下隔离开关带电操作,监测产生的VFTO和暂态壳体电位(transient enclosure voltage,TEV)。试验初步得出了特高压变电站实际VFTO和TEV水平及分布,结果表明:特高压GIS隔离开关的带电操作是安全的,但应注意产生的TEV对二次设备的影响,阻尼电阻能够有效抑制VFTO和TEV。带电操作试验的开展为今后特高压GIS隔离开关的带电操作提供了依据。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压研究的新进展

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中的隔离开关操作空载短母线会产生陡波前、高幅值的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）、瞬态壳体电位和电磁干扰,对GIS及其连接的具有绕组的设备、与壳体连接的二次设备绝缘产生危害,干扰二次设备工作,严重影响设备的安全运行。对2009年前国内外在VFTO测量方法、特性试验、数字仿真和对绝缘影响以及外部VFTO方面的研究状况进行了综述。概要总结了国家电网公司在特高压GIS中VFTO实测及仿真研究方面取得的新进展,提出了特高压GIS中VFTO需要深化研究的内容,即重点关注VFTO的传播特性与仿真建模,VFTO下的绝缘特性和机制研究,以期全面掌握特高压GIS中VFTO特性,对特高压输变电设备的研制、工程设计和运行提供依据和有益的参考。     

35kV GIS中电抗器投切时的过电压研究

上海500kV世博站中的电抗器直接接在35kV母线上,35kV气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS)中投切电抗器会产生过电压,通过加装阻容吸收装置保护可减小过电压。仿真计算了投切电抗器时过电压的大小,并分析了阻容吸收装置对抑制过电压的作用。计算结果表明,上海世博站使用的阻容吸收装置可较好地抑制过电压,保证电气设备和系统安全稳定运行。     

交流特高压晋东南变电站1100 kV GIS设备的现场安装管理

晋东南变电站采用1 100 kV 气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear,GIS),这在世界上投入商业运行的输变电工程中属首次。该设备被拆分成108个单元,运输到现场再进行无尘对接,因此确保设备现场顺利安装十分重要。文章介绍了GIS设备现场安装管理涉及的主要事项,如安装分工、现场环境要求、安装技术准备、施工组织、仪器机具要求、试验等;提出了保洁施工方法,对安装区域采取封闭管理、对接工作面安装防尘房,元件对接采用三维精确定位。通过这些有效的控制管理措施使得安装工作顺利进行,保证了安装质量,为交流特高压工程的成功投运提供了保障。     

交流特高压晋东南变电站1 100 kV GIS 接地系统设计

在我国特高压交流试验示范工程中,晋东南1 000 kV变电站采用的1 100 kV 气体绝缘金属封闭开关设备（gas insulated metal-enclosed switchgear,GIS）,为世界上首次投入商业运行的特高压交流GIS。该设备的接地系统设计,因其电压高、容量大而具有新的特点,结合施工条件提出了设置辅助地网的概念。通过对GIS的结构布置、接地点数目和可能通过的工频短路电流、雷电冲击电流和特高频电流大小的分析计算,最终确定了辅助地网网格大小。     

荆门变电站1 000 kV气体绝缘半封闭式组合电器的布置方案

荆门特高压变电站扩建工程新增3台1 000 kV断路器,采用气体绝缘半封闭式组合电器(hybrid gas insulated switchgear, HGIS),1 000 kV主接线由双断路器过渡接线完善为1个半断路器接线。结合该扩建工程的建设特点,分析了1 000 kV HGIS的“2+1”和“3+0”布置方式,研究了“3+0”方式面临的前期与本期HGIS基础不均匀沉降问题,计算了前、后2期基础的不均匀沉降量,提出了增加防沉降的伸缩波纹管补偿单元的方法以保障设备的安全运行。     

2.5MV特快速瞬态过电压发生器

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）以其占地面积少、密封性好,受环境影响小,运行可靠、维修周期长等优点在中国电网中得到了广泛应用。在330kV以上电压等级的系统中,开关动作产生的特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltage,VFTO）对系统有很大危害。为满足特高压GIS中VFTO的模拟,利用6MV敞开式冲击电压发生器与陡化装置结合的方法,研制出一种模拟VFTO产生的装置。通过增加GIS母线长度来补偿回路固有电感的影响,以及通过控制陡化间隙的击穿电压来控制输出电压幅值,使该装置可以输出幅值为2.5MV、高频振荡达到35 MHz的电压波,能够满足特高压试验对VFTO模拟的要求。采用外加积分器方式,制作了一种锥形电容传感器来测量该装置产生的电压波,测试结果表明该电容传感器可以满足试验的要求。     

220kV变电站GIS断路器短路典型事故分析

介绍了某220 kV变电站气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclose switchgear,GIS)断路器短路事故经过。通过对220 kVGIS短路事故后的故障录波、气体成分、断路器解体及出厂原始数据的综合分析,认为在出厂时的雷电冲击试验中的击穿、放电造成的断路器极间绝缘筒的缺陷是事故发生的主要原因。并通过事故过程的还原从另一角度验证了事故原因分析的正确性,并提出了相应的建议,同时为类似GIS故障的处理分析提供借鉴与参考。     

“3.21”北京电网220 kV草桥变电站停电事故调查分析

介绍了2008年3月21日北京电网220 kV草桥变电站停电事故的发生经过，对事故相关的电力设备配置及运行情况进行了详细调查与分析，得出结论：气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated switchgear，GIS)电缆终端气室内GIS本体与电缆连接处安装不当从而引发绝缘破坏是导致本次事故的主要原因；鉴于高压开关设备在电网中的重要作用，现场安装是确保其整机性能的重要环节，对该环节应采取严格的质量控制。最后提出了避免该类事故发生的相关建议和整改措施。     

特高压半封闭气体绝缘组合电器的暂态电压仿真分析

特高压系统的电压等级高、容量大,暂态电压现象严重。为了提高特高压系统暂态电压计算的准确率,结合我国某特高压开关站建立半封闭气体绝缘组合电器(HGIS)系统整体模型。根据多导体传输线理论和相模变换方法,建立了HGIS外壳传输特性模型。除此之外,采用π型等效电路表示接地体单元,并结合HGIS内部暂态模型,详细计算了隔离开关操作时产生的特快速瞬态过电压(VFTO)和暂态壳体电压(TEV),分析了HGIS内部关键设备处VFTO和相应壳体上TEV的最大值和频谱特性,进一步分析了不同壳体接地方式和接地网对VFTO和TEV的影响。研究结果表明:在考虑接地网的情况下,VFTO的最大值为1 296kV,TEV的最大值为83kV,都要比不考虑接地网时的最大值小,且良好的接地方式是降低特高压HGIS系统暂态电压的有效方法。研究结果可供HGIS设计和相关电气设备绝缘结构设计参考。     

GIS变电站接地装置设计问题探讨

对目前运行中110kV和220kVGIS变电站接地装置存在的问题进行分析,针对普遍采用的外扩地网设计思路及接地网使用材料现状,从运行维护的角度进行分析,提出接地装置设计方面改进的方法及建议。     

特高压气体绝缘开关设备特快速瞬态过电压的试验回路研究

为研究特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）中的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）规律,需要建立全尺寸的真型模拟试验回路。计算了1000kV GIS变电站和模拟试验回路在不同接线方式下的VFTO,指出1000kV GIS的VFTO模拟试验回路宜带有分支母线,比国家标准和IEC标准规定的无分支母线的简单试验回路更严格,从而提出新的VFTO试验回路,并推荐了测点布置方案和试验隔离开关型式。对所建成的VFTO试验回路进行试验,结果表明：无论是从VFTO实测波形还是从统计规律上看,试验回路均达到了设计的预期,对研究VFTO的特性发挥了重要作用。     

特高压气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压特性的试验研究

气体绝缘开关设备（gas insulated switchgear,GIS）中隔离开关操作产生的特快速瞬态过电压（very fast transientovervoltage,VFTO）会影响电气设备的安全运行,随着系统电压等级的提高,该影响会越来越严重,在特高压系统中尤为突出。为掌握特高压GIS的VFTO特性,在特高压GIS设备的VFTO试验回路进行了大规模GIS隔离开关操作试验,并对VFTO测量结果进行了统计分析。研究得到了VFTO全过程波形的波形特征、击穿次数、频率成份和残余电压分布,单次击穿波形的波形特征和振荡系数分布,及预充/不预充直流电压下的VFTO幅值特性,揭示了隔离开关加装阻尼电阻对VFTO的抑制作用。所获得的特高压GIS中的VFTO特性为进一步研究VFTO仿真和绝缘配合等提供了依据。     

550kV气体绝缘金属封闭组合电器及其应用

阐述了气体绝缘金属封闭组合电器(HGIS)的概念,介绍了HGIS的技术特点、先进性及工程应用特点,通过与传统敞开式开关设备(AIS)以及气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)的综合技术经济性能比较,说明了HGIS的确具有高可靠性和高性价比,是值得在550 kV(330 kV)电站中广泛应用的开关设备。此外,笔者也给出了550 kV HGIS未来的技术发展方向。     

1100kV GIS复合绝缘子套管抗震研究

对1100kV气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)复合绝缘子套管整体进行0.5g水平加速度地震模拟计算,对套管装配用筒体、支架、复合绝缘子进行强度、频率分析,找出了薄弱部位并优化。经计算和复合绝缘子套管的真型试验,得出1100kV GIS复合绝缘子套管达到国内特高压GIS设备9级烈度抗震标准,为高烈度地震地区的其它特高压产品的设计提供了技术参考。     

一套HGIS新设备的安装工艺缺陷分析及启示

介绍了一起220 kV组合式高压电器(HGIS)设备出现少见的电流互感器变比误差的案例:设备安装上线后验收测试的变比为2 500/1及5 000/1,而卸载后设备单体测试结果为正常的2 000/1和4 000/1。分析了该设备的结构、原理和隐蔽设计缺陷,提出了解决方案,并对降低设计失误、提高工程调试和验收质量提出了建议。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压的全过程测量方法

特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltages,VFTO）是超/特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）设计和运行中十分关心的问题,试验研究VFTO的特性是非常必要的。VFTO包含特快速瞬态分量、工频分量和准直流分量（空载母线残余电荷电压）,其中VFTO的瞬态分量在GIS中以电压波的形式传播,致使不同位置的VFTO波形具有显著差异。因此,试验研究VFTO的关键是对VFTO时间过程和空间分布的全过程测量。研究了VFTO测量方法,采用手孔式电容传感器与阻抗变换器相结合的方法实现了全过程测量,研制出测量频带为0.003 Hz~100 MHz和波形记录时间为200 ms的测量系统;采用多个测量系统,并基于隔离开关触头间隙击穿时的电磁波辐射信号,研制出了同步触发装置,实现了对GIS上不同位置的VFTO空间分布的测量。