特高壓交流氣體絕緣開關設備的電磁瞬態(tài)特性研究.pdf

1、特高壓交流氣體絕緣開關設備(GIS)開關操作產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓(VFTO)和瞬態(tài)外殼電壓(TEV)，幅值高，上升陡，頻譜寬，對GIS設備內(nèi)部絕緣和安裝在GIS設備上的監(jiān)控設備的正常運行構成嚴重威脅。研究特高壓交流GIS設備的電磁瞬態(tài)特性，對于特高壓交流GIS設備的可靠設計與安全運行等均具有重要的學術價值和應用意義。
　　本文依托國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目的課題“特高壓變電站電磁暫態(tài)過電壓機理與控制”(課題編號:2011 CB2

2、09405)以及國家電網(wǎng)公司科技項目“GIS內(nèi)部瞬態(tài)電磁場與外殼瞬態(tài)地電位升仿真研究”(項目編號:SGKJJSKF[2009]776)等，重點研制了TEV測量裝置，通過試驗測量和建模仿真，深入研究了1000kV特高壓交流GIS設備的電磁瞬態(tài)特性、影響因素以及抑制措施。本文主要研究工作如下:
　　(1)提出了TEV的定義和測量引線布置與屏蔽的規(guī)范化測量方法，給出了TEV測量裝置的技術要求。研制了TEV測量裝置，具有抗強電磁干擾、獨立

3、供電、同步觸發(fā)、光纖通信、遠程監(jiān)控等特點，通過了各項性能測試、電磁兼容與絕緣耐壓等試驗，規(guī)范了測量引線長度。測量裝置滿足特高壓交流GIS設備TEV的現(xiàn)場測量要求，為今后的TEV測量提供可靠的測量裝置。
　　(2)獲得了TEV波形特性和分布特性，在兩條1000kV特高壓交流GIS設備的試驗回路上，開展了為期3年的不同接線方式下的TEV特性試驗研究，分析了試驗回路不同位置TEV波形參數(shù)的統(tǒng)計特性，包括TEV全過程波形特征、脈沖個數(shù)、波

4、形總持續(xù)時間、單脈沖波形特征、頻率成分、單脈沖持續(xù)時間、幅值上升時間，以及預充/不預充直流電壓、不同分支母線長度、調(diào)換隔離開關接線方向?qū)EV幅值特性的影響。得到了過沖電壓、TEV與擊穿電壓幅值之間滿足正比例線性函數(shù)關系，分析了擊穿電壓、VFTO與TEV之間的相關性。提出了TEV典型波形及其參數(shù)定義，提取了波形各參數(shù)的統(tǒng)計值，揭示了1000kV特高壓交流GIS設備TEV的瞬態(tài)特性。
　　(3)建立了1000kV特高壓交流GIS設備

5、套管、隔離開關、分支母線、管母線、絕緣法蘭等元件，接地支柱和接地網(wǎng)的寬頻等效電路模型，提出了多導體傳輸線與集總寬頻元件耦合的VFTO和TEV聯(lián)合仿真模型。通過對特高壓GIS試驗回路各TEV、VFTO測量點的實測結(jié)果與仿真結(jié)果比較，驗證建模方法和仿真模型的有效性，為TEV、VFTO的建模仿真提供新的仿真模型。
　　(4)研究了GIS設備TEV和VFTO的影響因素，包括絕緣法蘭電磁泄漏、套管電磁泄漏、隔離開關阻尼電阻、分支母線長度、管