发电厂500 kV GIS升压站主变压器合闸过电压分析

发电厂GIS升压站具有高度封闭化的特点,在GIS断路器操作过程中产生的暂态过电压过程复杂。以某发电厂500 k V GIS升压站主变压器合闸过程中出现的绕组绝缘损坏事故为分析对象,采用电磁暂态分析软件ATPEMTP建立发电厂一次设备及变压器绕组分布参数等值电路,对故障变压器合闸过电压及变压器内部电压分布进行了仿真计算。分析结果表明,变压器合闸过程中未出现超过其理论耐受能力的过电压;通过合闸时刻变压器绕组电压分布与绕组损坏情况对比表明,变压器绕组绝缘击穿的原因是其自身绝缘缺陷。     

特高压断路器预击穿对合闸空载GIS母线操作过电压的影响

针对近几年国内特高压GIS设备启动调试过程中在断路器合闸冲击空载母线时造成绝缘击穿事件,参考特高压GIS断路器特性,建立电磁暂态仿真模型,研究了断路器预击穿对特高压GIS母线快速暂态过电压的影响,得到以下结论:①在断路器合闸空载GIS母线时,不考虑断路器预击穿,则2%统计过电压为1.58 p.u.,考虑预击穿现象后,其最高可达1.8 p.u.;②根据仿真计算,特高压断路器合闸空载GIS母线暂态过电压的首波上升时间约为0.3μs,小于标准雷电冲击波的上升时间;③断路器合闸空载GIS母线暂态过电压虽没有超过GIS设备的操作冲击耐受水平,但可激发GIS母线的隐性缺陷,引起绝缘事件。根据仿真计算结果和国内外对GIS设备绝缘特性的研究,对预防此类绝缘击穿事件提出了意见和建议,对交流特高压GIS设备的设计和绝缘事故预防具有一定的参考价值。     

500kV GIS升压站主变合闸过电压影响因素分析

气体绝缘组合开关(GIS)在操作过程中会形成快速暂态过电压,影响与之相连的一次设备尤其是变压器的安全运行。为对GIS升压站主变合闸过电压进行量化,采用电磁暂态分析软件ATP-EMTP建立分布参数模型,对GIS升压站设备投运情况、出线数量、变压器与GIS母线连接管道的长度、避雷器与高压绕组距离对主变合闸过电压的影响进行仿真计算,得出了主变合闸过电压的特点。分析认为GIS操作时波的折反射是导致合闸过电压升高的主要原因,对于结构复杂的GIS升压站应开展过电压评估。     

盆式绝缘子存在自由金属颗粒时的电场分析及其对沿面闪络的影响

为研究气体绝缘全封闭式组合电器(GIS)中盆式绝缘子表面存在自由金属颗粒时的沿面电场分布及其对沿面闪络的影响,建立了800k V盆式绝缘子三维结构模型,采用有限元法对盆式绝缘子存在大小、位置及形状不同的自由金属颗粒时分别在工频电压、雷电冲击电压及快速暂态过电压(VFTO)作用下的电场进行了分析。给出了不同情况下盆式绝缘子的沿面电场分布、沿面法向和切向电场强度分布曲线及电场强度最大值。通过与不存在缺陷时的闪络场强作对比分析,为GIS的绝缘设计提供参考。     

GIS中VFTO对隔离开关气室中盆式绝缘子的影响研究

结合GIS隔离开关气室的实际结构,给出隔离开关燃弧状态的等效电路模型和参数,利用电场能量法计算了气室两端盆式绝缘子的对地等效电容值.在此基础上,对气室两端盆式绝缘子处的VFTO进行了数值仿真,提取频率和对应的电压信息,分析了在VFTO作用下盆式绝缘子的暂态电场分布,并且对盆式绝缘子发生热击穿的情况进行了研究.     

GIS设备元件参数的有限元计算

为了准确计算气体绝缘变电站内部由于开关操作而产生的特快速暂态过电压,需要对GIS设备元件进行参数计算。通过对GIS一次系统元件的模型进行总结,根据GIS部件装配图及内部结构尺寸,利用有限元软件ANSYS建立了弯管、盆式绝缘子、电压互感器本体结构的实物模型并分析了其电场分布。采用电场能量法,利用软件仿真求出电场能量,通过电容的能量公式求出参数值。与现有资料比较,验证了计算方法的正确性,为分析计算GIS电站的内部过电压与电磁兼容问题提供了较好的支持。     

雷电冲击电压下GIS盆式绝缘子暂态电场分析

GIS盆式绝缘子在雷电压下的暂态电场分布对其安全运行至关重要。工程上一般忽略雷电压下盆式绝缘子盆体材料转向极化的建立时间,采用工频电压下的静电场来近似替代雷电压下的暂态电场。为此利用建立的盆式绝缘子暂态电场数学模型,联合基于LM算法的介电谱分析方法,实现了盆式绝缘子的暂态电场计算,得出了盆式绝缘子屏蔽罩表面、盆体表面以及盆体与中心导杆界面等关键位置的暂态电场分布规律,对比了传统方法的计算结果,发现传统方法下凹面屏蔽罩以及盆体表面处场强最高值均高于暂态电场结果,差值分别为-2.2%、-1.21%和-4.37%;盆体与中心导杆界面处场强最高值在2种方法下相差相对较大,差值为4.46%。该方法能够在计算时间成本可接受的前提下,更精确地掌握GIS盆式绝缘子各关键位置的电场分布,为GIS盆式绝缘子的绝缘设计提供计算分析依据。     

存在气泡缺陷的盆式绝缘子电场仿真分析

盆式绝缘子内部存在气泡缺陷是引起局部放电和沿面闪络的重要因素,为研究气泡对盆式绝缘子电场分布的影响,采用ANSYS有限元分析软件建立存在气泡缺陷的盆式绝缘子三维仿真模型,分别研究快速暂态过电压和工频电压作用下,气泡大小、位置对盆式绝缘子电场分布及沿面闪络的影响。结果表明:气泡缺陷会引起盆式绝缘子电场畸变,最大电场强度比无气泡缺陷时增大了30%左右,且气泡越靠近金属端,盆式绝缘子电场强度越大。电场畸变主要出现在气泡缺陷附近,畸变程度与气泡尺寸、径向距离及距表面的距离有关。     

GIS盆式绝缘子作为缝隙天线的暂态电磁辐射特性研究

如果气体绝缘开关设备(GIS)内部存在快速暂态过电压(VFTO),电压电流波就会沿管线在GIS内部传播,并在绝缘子和套管等导体不连续处发生电磁辐射,使暂态电磁能量泄漏到外部空间,影响二次设备和系统的正常运行。通过将盆式绝缘子等效为GIS管壁上径向开槽的缝隙天线,理论和仿真研究了绝缘子的暂态电磁辐射特性。理论推导了缝隙天线的辐射过程,获得了空间电磁场的解析表达式。在全波电磁仿真软件中建立了GIS管线和绝缘子的仿真模型,计算了冲击激励下外部空间的时域电磁场波形。分别对空间电磁场的径向和轴向辐射特性进行了量化研究,结合理论推导分别采用反比例函数和辛格函数对仿真结果进行拟合。仿真结果和拟合函数计算具有很好的一致性。     

雷电过电压引起断路器主绝缘闪络故障计算与分析

为了更明晰地描述雷电故障的暂态过程,笔者根据故障的实际情况,利用EMTP中的models语言,建立了断路器盆式绝缘子闪络的暂态数学模型,模型中考虑了线路在高频下的频关效应和集肤效应,并从盆式绝缘子发生闪络和不发生闪络2种情况来分析雷电过电压的暂态特性。另外,研究了计及冲击电晕时的雷电暂态特性,对比了不考虑冲击电晕时的雷电暂态特性。研究表明,断路器断口处雷电过电压的幅值超过了雷电冲击耐受电压是其击穿的主要原因;反击雷电过电压幅值低于绕击过电压;当计及冲击电晕时,雷电波形的幅值会下降,阻尼增大,波速降低。