110 kV三相共筒式GIS同频同相交流耐压试验中隔离开关断口击穿特性仿真分析

同频同相交流耐压试验技术因无需母线全停,现已在220 kV GIS设备检修或扩建后的绝缘性能试验中得到了广泛应用。然而,110 kV变电站普遍采用三相共筒式GIS设备,由于相间紧凑布置,在对三工位隔离开关进行耐压试验时,隔离开关断口击穿风险较大,这将给系统供电可靠性带来极大影响。使用EMTP-ATP仿真软件搭建了同频同相交流耐压试验中110 kV GIS设备隔离断口击穿仿真模型,获得了同相击穿和异相击穿的故障电压及电流特性,分析了加装保护电阻对击穿特性的影响规律,给出了击穿特性抑制措施建议,为同频同相技术在110 kV GIS设备交流耐压试验中的应用提供了指导。     

110 kV GIS同频同相交流耐压试验中三工位隔离开关内部电场分布特性

同频同相交流耐压试验技术因无须GIS母线全停,可以显著地提高供电可靠性,近年来在GIS改扩建工程中得到了广泛应用。目前110 kV GIS普遍采用三相共筒式结构,同频试验过程中三工位隔离开关断口或相间可能会存在击穿的风险,需要对三工位内部电场分布进行分析。采用有限元法对同频同相试验技术在110 kV三相共筒式GIS耐压试验中三工位隔离开关内部电场进行了分析,仿真中结合实际试验过程中的加压要求和加压过程所对应的边界条件,获得了试验中三工位隔离开关内部不同位置的电场分布特性,得到了不同加压方式电场较大的位置,在此基础上,对内部结构参数对电场的影响规律进行了分析,研究结果可以为同频同相试验技术在110 kV GIS耐压实验中的应用提供了理论和数据支撑。     

基于同频同相原理的GIS设备现场交流耐压试验方法研究及应用

GIS设备扩建部分与原有运行部分仅通过母线隔离开关断开,若采用常规调频串联谐振耐压试验方法在原有运行部分带电条件下对扩建部分进行交流耐压试验,由于试验频率在30~100 Hz之间且相位不固定,则必然存在某一时刻使得试验电压和运行电压幅值反向叠加,隔离开关断口电压最大,可能导致断口击穿进而危及GIS运行设备的情况。为解决以上问题,文中通过对试验时隔离开关断口电压进行分析,找到了降低隔离开关断口电压的途径,并依此对常规串联谐振耐压试验方法进行改进,提出了基于同频同相原理的GIS设备现场交流耐压试验方法 ,研制出同频同相交流耐压试验装置,并通过现场试验,验证了试验方法的有效性和装置的可靠性。该方法的提出,使得在原有运行部分带电条件下对扩建部分进行交流耐压试验成为现实,大大提高了供电可靠性,具有十分重大的经济价值和社会效益。     

GIS设备不停电交流耐压试验时母线隔离断口击穿的仿真分析及防止措施

为检验新建GIS(气体绝缘封闭金属开关)设备是否具备投运条件,目前有效的方式是对其进行现场交流耐压试验。但对双母线接线的变电站而言,由于运行母线与试验间隔之间仅通过母线隔离开关断开,在间隔扩建或检修后的耐压试验过程中,母线隔离开关断口承受的电压为试验电压与母线运行相电压之差,如果试验电压与运行相电压相位反相达到180°时,就可能出现断口击穿进而危及GIS运行设备的情况,这将给供电可靠性带来极大的影响。基于以上问题,笔者以EMTP-ATP为仿真工具,通过建模和仿真分析了扩建的GIS设备间隔带电进行交流耐压试验过程中,母线隔离开关断口上出现极端击穿电压的情况下对GIS设备以及试验设备的影响,同时提出了解决措施,对于解决GIS设备扩建或检修间隔后的不停电交流耐压试验具有较强的参考意义和重要的推广应用价值。     

基于双隔离断口的GIS不停电扩建功能模块的研发及应用

为满足GIS间隔扩建对接安装及交接耐压试验时运行母线不停电的需求,文中介绍了一种具备双隔离断口操作,并能够确保双隔离断口中间导体有效接地的新型功能模块。文中首先比较了新功能模块与传统母线隔离开关模块的原理接线的性能特点,从壳体铸造、机械传动、内部结构以及电场分布等方面进行阐述与分析,最后提供了模块的工程应用实例。GIS备用间隔采用该模块作为母线隔离开关后,可以有效避免扩建安装以及交接耐压试验时断口击穿以致系统短路接地的风险。另外,该功能模块可大幅度降低GIS气室对接安装过程中的作业风险,大幅节省了SF_6气体的充放处理时间,有效提高工作效率。     

采用特高压隔离开关切合固定串补平台的电容式电压互感器的快速暂态试验

采用特高压(UHV)隔离开关切合串补平台时会产生隔离开关的重复击穿和快速暂态过程,可能导致邻近的电容式电压互感器(CVT)发生故障。为系统研究该暂态过程,通过特高压隔离开关切合串补平台模拟试验,测量了CVT上的过电压水平、快速暂态电压和电流波形,并分析了在CVT高压端上加装保护电阻和保护电感对快速暂态的抑制效果。试验结果表明:隔离开关操作时,CVT端口最大过电压约为1.54倍工频试验电压峰值,远小于其雷电冲击耐受电压,不会对CVT造成严重威胁。快速暂态电流振荡主频为500 k Hz,幅值可达2.2 k A,高幅值和高陡度的快速暂态电流可能会导致CVT内部元件局部过热,并产生局部过电压,进而导致CVT损坏。在CVT高压端加装保护电阻和保护电感能有效限制快速暂态电流的幅值和陡度,对CVT具有较好的保护效果。     

隔离开关多次重燃的VFTO计算模型

为更准确反映隔离开关操作过程中的特快速暂态过电压（VFTO）的全波形,建立了包含击穿电压、燃弧电阻、断口电容等动态因素模块的特高压GIS隔离开关多次重燃模型,为仿真隔离开关多次重燃下的VFTO提供了研究思路。     

变电站开关瞬态干扰建模与特性分析

变电站中隔离开关操作过程产生的瞬态电磁场是变电站中重要的电磁干扰源之一。为了量化互感器端由隔离开关操作产生的电磁骚扰,分析电磁暂态过程,建立了具有分布参数的母线分析模型,以及隔离开关电弧熄灭和重燃的分析模型,对单变单回路运行方式下的电网模型进行数值计算,综合评估互感器上过电压和过电流特征水平。仿真结果表明,在合闸全过程中,母线电流由一系列锥形衰减振荡波组成,隔离开关与断路器之间跳变的阶梯波对地电压最大值为586.2 k V,传导至变压器的骚扰电压衰减至514.4 k V,不会造成变压器主绝缘击穿。骚扰信号频率特性取决于母线和短线的长度,频率集中在32.87 MHz之内。     

双隔离断口GIS功能模块仿真计算及试验验证

可实现GIS不停电扩建和耐压功能的双断口隔离开关(DDS)采用非标准结构的断口型式,为了验证这种特殊结构是否满足实际运行工况,文中通过Ansys有限元软件,建立双断口隔离开关机、电、热3D仿真模型,开展双断口隔离开关机械强度、绝缘强度、载流能力的仿真计算,并以双断口隔离开关真型样机开展绝缘试验、温升试验、动热稳定试验、机械寿命试验、高低温试验、母线转移电流试验、壳体水压试验。研究结果表明:壳体最大主应力为235.08 MPa,盖板最大等效应力为114.86 MPa,均小于许用应力;双断口隔离开关各部件场强均低于允许场强,并有一定裕度;滑动连接部分最大温升为56.5 K,壳体温升为17.3 K,内部导体和壳体温升均满足要求;试验结果验证了仿真计算的正确性。双断口隔离开关已应用于±800 kV东方换流站220 kV GIS的6个备用扩建间隔,设备运行良好。     

GIS设备同频同相耐压试验风险分析与抑制措施

检查气体绝缘金属封闭开关(GIS)设备在扩建或大修后绝缘性能是否良好最有效的方式是现场交流耐压试验。在GIS设备同频同相耐压试验方法现场应用的基础上,分析了同频同相耐压试验过程中的主要风险点,并提出通过调整变电站运行方式,采用X射线可视化技术确保隔离开关可靠分闸,确认加压回路相别,以及采用特高频或超声波局部放电检测方法监视隔离开关绝缘状态等措施来降低试验过程中的风险,取得了良好效果。     

应用于CVT在线校验的LVQB型电流互感器的悬浮电位暂态特性分析

将LVQB型电流互感器改造成标准电容器对CVT校验是一种新在线校验方法。该校验方法通过隔离开关的转换投切实现。在转换投切过程中,有可能出现隔离开关互锁,进而产生过高的悬浮电位,从而破坏了隔离开关绝缘,最终导致校验失败。为此,文章重点研究了悬浮电位产生机理及其暂态特性。在考虑改造方法和电流互感器工作方式的基础上,建立了两种不同的产生悬浮电位的等效电路。在分析等效电路的动态响应后,采用拉氏变换分析悬浮电位的暂态过程。根据拉氏变换分析结果,采用Matlab对其暂态过程进行了仿真计算,分析了影响悬浮电位因素。仿真结果表明:尽管悬浮电位的暂态过程十分短暂(不到0.03 ms),但其产生的高幅值过电压(604.9 kV)仍有可能将隔离开关击穿,可通过控制投切角将悬浮电位控制在安全范围内,因此校验时一定要注重对隔离开关投切角的控制。     

电子式电流互感器电磁抗干扰仿真与测试

为提高电子式电流互感器电磁防护性能,对其进行等效电路建模仿真与试验测试。在隔离开关分合容性小电流试验状态下,搭建隔离开关分合模型,得出操作过电压和过电流的电流仿真波形,以此暂态电流信号为激励源,对罗氏线圈建立等效电路模型,仿真隔离开关分合操作时的罗氏线圈输出为高频信号,输出电压峰值高达680 V,导致采集单元中A/D转换器无法正常工作。最后针对罗氏线圈输出信号的特点,提出TVS管与RC低通滤波器相结合的电磁抗干扰措施,并对抗干扰措施进行建模仿真,结果表明瞬态电压峰值可降到0.6 V以下。通过对电子式电流互感器进行隔离开关分合容性小电流试验测试,测试结果证明了上述的建模方法及抗干扰措施的有效可靠性。     

隔离开关切空母线对流变一次匝间绝缘的影响

在220kV电网中,隔离开关投切空母线或短线是正常操作之一,按IEC标准规定,隔离开关应能在电压为420kV以下时开断0.5A电流。由于隔离开关本身没有灭弧装置,在切空母线的过程中,动、静触头之间将会出现几十到几百次的重燃,重燃过程中将会产生几百到几千千赫的高频电流而且该高频电流幅值较大,高频电流在流变一次端子之间的压降将直接危及流变一次线圈匝间绝缘或引起流变出线引出套管放电。变电所基建投产进行隔离开关切空母线试验时,一般仅测量电源侧及母线侧的工频过电压升高,不测量流变出线端子之间的过电压值,而且由于受到测量用电压分压器及测量仪器频     

12kV真空断路器投切并联电抗器合闸预击穿过电压的研究

12 kV真空断路器投切并联电抗器时可能会产生合闸预击穿现象,形成危险的过电压。为探明合闸预击穿产生过电压的情况和改进现有合闸仿真模型。笔者在运行电网上对一种型号的12 kV真空断路器合闸并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,并对合闸预击穿暂态过程和现象进行了分析。结果显示:该型号真空断路器的合闸预击穿率高达50%,且合闸预击穿相对地过电压均可超过4.0 p.u.。统计得到其合闸操作不同期特性、预击穿暂态过程中断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,并在ATP-EMTP中搭建真空断路器合闸预击穿MODEL控制模型。考虑电缆三相间的寄生参数,对该型号真空断路器合闸并联电抗器进行三相仿真计算,与试验结果对比分析显示,仿真结果与试验结果基本一致。     

一次系统操作对二次系统干扰的分析

本文以某变电所一次对二次干扰的实例,分析了使用隔离开关操作母线所引起的电压、电流的暂态过程。提出了由此产生的高频暂态电流经电容式电压互感器流入地网,从而由二次接地引线暂态波阻抗引起干扰过电压的理论。     

基于动态重燃弧模型的VFTO与VFTC仿真及特性分析

为了准确分析高压开关设备操作过程中的高频、高幅值电磁干扰问题,提出了一种基于动态重燃弧模型的建模方法。利用ATP-EMTP软件建模比较了不同电弧模型下的仿真效果,探讨了燃弧电阻、线路长度、击穿延时、断口电容及燃弧电感等5种因素对仿真结果的影响规律。同时,搭建了隔离开关分合容性小电流实验线路。通过对比仿真和实测数据发现：与传统模型相比,动态重燃弧模型下暂态电压和暂态电流峰值的仿真和实测之间误差分别降低了0.64%和13.94%,且波形特征参数均在实测数据的变化范围内。表明该模型能够更准确地反映开关分合时的暂态过程,对提高开关动作过程中暂态电压和暂态电流的仿真计算精度具有重要意义。     

多重雷击线路导致开关设备故障分析

介绍220 kV线路遭受连续多重雷击导致开关断口击穿的过程,通过对开关解体处理及继电保护动作行为的分析,确定线路开关遭受雷电冲击断口击穿的原因。多重雷击使开关承受雷电侵入波与其反射波的叠加冲击,导致断口击穿,严重时可使灭弧室瓷套爆炸。SF6气体与空气伏—秒特性差异导致灭弧室内部先于外部瓷瓶击穿。提出在架空线路开关线路侧加装避雷器及进行开关断口雷电冲击、工频耐压试验的防范措施。     

特高压GIS特快速暂态过电压试验重复击穿过程研究

为深入研究重复击穿过程的发生规律,研究隔离开关特性对重复击穿过程的影响,改进隔离开关设计,完善特快速暂态过电压(VFTO)评估方法,采用1100 kV气体绝缘组合电器(GIS)试验回路,对GIS隔离开关分闸和合闸空载短母线所产生的触头间隙重复击穿和VFTO进行了试验研究.鉴于重复击穿过程的随机性,进行了约500次分合闸...     

GIS隔离开关方式1试验中断口对地击穿时光电暂态过程监测与分析

开合短母线(方式1)试验是考核GIS隔离开关断口动态电气性能的重要试验.由于动静触头结构设计不合理,将直接导致GIS隔离开关在分合闸时,在断口处发生对地击穿.文中为确定GIS隔离开关试品在方式1试验中发生对地击穿的有效判据,构建了光电暂态全过程监测系统,包括GIS超宽频VFTO和外壳暂态地电位测试系统,以及高性能高速摄...     

GIS隔离开关开合母线转换电流研究

介绍了双母线变电站中隔离开关所需开合的母线转换电流能力要求差异,计算了隔离开关所需开合的母线转换电流和断口电压大小,给出了提高隔离开关母线转换电流能力的措施,并以252 kV GIS隔离开关为例,证明了提高分合闸速度的设计对高参数母线转换电流试验的有效性.