500kV GIS隔離閘刀操作暫態(tài)過電壓的研究

隨著全封閉氣體絕緣組合開關(guān)(gis)運行電壓和sf6氣壓的提高,因隔離開關(guān)操作引起的快速暫態(tài)過電壓(vfto)也日益明顯和嚴(yán)重,引起與gis相連的主變故障及其他問題。文中分析了vfto對gis造成絕緣損害和變壓器繞組擊穿的原因;根據(jù)三峽電站500kvgisvfto的仿真計算情況,提出了機組停機備用時防止主變遭受vfto危害的措施。

500kV隔離刀閘操作故障的分析

快速暫態(tài)過電壓對1000kvgis設(shè)備的危害性比對500kv及以下的系統(tǒng)要大得多,必須引起足夠的重視。使用emtp軟件,仿真分析了晉東南特高壓gis變電站本期單母一回出線一回主變運行工況下,操作出線隔離開關(guān)和變壓器側(cè)隔離開關(guān)產(chǎn)生的vfto波形和幅值。在不采取限制措施的情況下,gis本體最高vfto達2.09pu。研究了隔離開關(guān)加裝并聯(lián)電阻后vfto的抑制情況,分析了并聯(lián)電阻接入時間與vfto最大值和并聯(lián)電阻吸收能量的關(guān)系。當(dāng)加裝500ω并聯(lián)電阻后,vfto最大值下降到1.30pu,抑制效果理想。

采用atp-emtp對500kvgis變電站gis中隔離開關(guān)操作引起的快速暫態(tài)過電壓(vfto)進行了研究,分析了殘余電荷對主變上過電壓的影響,比較了分合閘電阻對頻率、幅值、陡度以及加裝避雷器對主變的影響,結(jié)果表明泄放殘余電荷能夠有效地限制過電壓,當(dāng)分合閘電阻r≥100ω能使幅值和陡度降至1.25p.u以下,加裝避雷器只能限制幅值,對其陡度基本無影響,其結(jié)果可為實際工程提供理論依據(jù)。

描述德寶直流工程系統(tǒng)調(diào)試期間無通信逆變站緊急閉鎖時直流過電壓保護的動作過程,結(jié)合部分直流保護原理分析事故原因,并介紹了改進措施。現(xiàn)場系統(tǒng)試驗驗證了改進措施的可行性,改進措施不僅使系統(tǒng)調(diào)試工作得以順利開展,也為以后解決類似的工程技術(shù)問題提供了有益借鑒。

國內(nèi)外對gis中快速暫態(tài)過電壓(vfto)進行過大量的計算研究,技術(shù)相對比較成熟,但是在現(xiàn)場測量方面還存在很多技術(shù)障礙需要研究和攻克。本文全面介紹內(nèi)部、外部陡波前過電壓和瞬態(tài)外殼地電位抬高(tgpr)3種特快速暫態(tài)過電壓的現(xiàn)場測量方法,并介紹了蘭州東750kvgis斷路器投切空線的vfto實測結(jié)果,為今后現(xiàn)場特快速暫態(tài)過電壓的測量提供了可借鑒的思路和方法。

淮安上河變電所500kv隔離刀閘在進行合閘操作時,相繼發(fā)生3起操作回路熔絲熔斷的故障,致使隔離刀閘停在中間狀態(tài),形成長時間(15～30min)拉弧。分析了產(chǎn)生事故的原因,是由于合閘過程中產(chǎn)生斷續(xù)電弧,在一次回路中產(chǎn)生過電壓,因屏蔽不善,感應(yīng)到操作回路,使操作回路絕緣薄弱部件擊穿,造成二次回路短路所致。分析了3次故障的原因,提出了相應(yīng)的解決辦法。

在全封閉sf_6氣體絕緣變電站(gis)中,隔離開關(guān)的操作會產(chǎn)生特快速暫態(tài)過電壓(vfto)。vfto技術(shù)的研究涵蓋了其產(chǎn)生、特性、對gis和相連接設(shè)備的影響以及對其限制措施。通過對國內(nèi)外vfto技術(shù)研究水平現(xiàn)狀的介紹,指出了目前國內(nèi)外該領(lǐng)域的技術(shù)差距,并結(jié)合國內(nèi)750kv官亭變電站gis工程實例,重點分析研究了vfto的計算和實測技術(shù)。

750kV特高壓GIS隔離開關(guān)特快速暫態(tài)過電壓(VFTO)的危害及預(yù)防

由于固賢500kv變電站處于500kv山西中部電網(wǎng)末端,運行條件較為苛刻,需要進行過電壓研究。計算分析了啟動調(diào)試方式和運行方式下的操作過電壓、潛供電流、重合閘時間等,并針對運行要求提出推薦意見,以期為同類工程提供建設(shè)、啟動調(diào)試及運行的參考意見。

介紹了應(yīng)用電磁暫態(tài)仿真程序emtp對30km以內(nèi)的500kv電纜線路的過電壓進行的研究。研究結(jié)果表明:不超過30km的500kv電纜線路的工頻過電壓均不會超過規(guī)程規(guī)定;超過10km的電纜線路的合空線過電壓幅值會超過規(guī)程規(guī)定,而斷路器加裝400ω的合閘電阻可較好地限制合閘過電壓;超過12km的電纜斷路器斷口電壓以及線路相間電壓均會超過規(guī)程規(guī)定,建議實際工程中采取必要的限制措施。

針對永州宗元500kv變電所初期投運過程的供電方案,利用pscad程序開展了工頻過電壓、潛供電流與恢復(fù)電壓、操作過電壓等問題的計算和分析。

為研究中俄"背靠背"聯(lián)網(wǎng)輸電工程500kv興黑線的安全穩(wěn)定運行,根據(jù)聯(lián)網(wǎng)后的運行方式對線路整體情況進行了建模仿真計算,利用emtpe軟件分析了線路的工頻電壓分布及工頻過電壓和操作過電壓。仿真計算結(jié)果表明,興黑線工頻電壓分布均勻,線路故障兩相跳閘后均不會發(fā)生諧振,操作過電壓滿足電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(gasinsulatedswitchgear,gis)內(nèi)的隔離開關(guān)在操作空載短母線時會發(fā)生多次擊穿,并產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓(veryfasttransientovervoltage,vfto),嚴(yán)重時可能造成變壓器和其他電氣設(shè)備的損壞。隔離開關(guān)的操作速度是影響vfto的重要因素之一,對此國內(nèi)外有不同看法。在仿真研究中考慮了隔離開關(guān)操作過程中的多次重?fù)舸?、間隙擊穿電壓的極性特性、概率特性及其隨操作速度變化的特性,采用統(tǒng)計分析方法研究了隔離開關(guān)的速度對vfto的影響,并與實測結(jié)果進行了對比。研究結(jié)果表明,在一定范圍內(nèi)當(dāng)隔離開關(guān)速度較慢時,分閘后負(fù)載側(cè)殘壓較低,合閘、分閘操作過程中產(chǎn)生的vfto幅值也較低。

氣體絕緣變電站(gis)愈來愈多地應(yīng)用于電力系統(tǒng)中,gis運行電壓等級提高,使隔離開關(guān)、接地開關(guān)和斷路器的操作引起的快速暫態(tài)過電壓嚴(yán)重,對運行安全的危害很大。對快速暫態(tài)過電壓產(chǎn)生機理進行分析,建立等值模型并進行數(shù)值計算。對gis內(nèi)部快速暫態(tài)過電壓的研究,在電氣工程中具有重要意義。

官亭變電站gis中的特快速暫態(tài)過電壓(veryfasttransientovervoltage,vfto)測試是自西北750kv輸變電示范工程2005年9月投產(chǎn)以來,國內(nèi)首次對750kvgis中的隔離開關(guān)進行正常帶電拉合操作試驗。通過本次測試,獲得了大量的實測數(shù)據(jù)和典型波形,為全面掌握750kvgis中的vfto特性打下了基礎(chǔ)。對官亭變電站750kvgis中vfto現(xiàn)場測試的相關(guān)情況和主要結(jié)論進行概述,并針對750kvgis中隔離開關(guān)的倒閘操作方式提出了建議。

分析超高壓變電站二次系統(tǒng)遭受雷擊的主要途徑,并介紹了其損害機理。在這些機理基礎(chǔ)上,針對雷電波不同途徑入侵二次設(shè)備的情形,建立了等效模型,并進行了初步計算。以南方某500kv變電站電磁環(huán)境為例進行了建模,運用電磁暫態(tài)過電壓軟件(atp)進行了仿真分析,得到如下結(jié)論:變電站二次系統(tǒng)線路中串接防雷模塊后,電子設(shè)備兩端的電壓能快速減小到1v左右;在接地阻抗較大和變電站電磁環(huán)境較強的環(huán)境中,電子器件和通訊設(shè)施兩端的電壓遠大于承受電壓。最后針對目前500kv變電站防雷措施,提出了一些改進意見。

枕頭壩一級水電站高壓配電裝置采用500kvgis設(shè)備,其接線方案為四角形接線。為了研究這一接線的防雷保護方案,本文采用pscad/emtdc程序計算分析了該電站500kvgis的雷電侵入波保護,考慮了不同運行方式、不同雷擊點的情況,還計算分析了桿塔沖擊接地電阻、避雷器的配置及參數(shù)對保護效果的影響,最后提出了可用于工程的避雷器配置方案。

通過建立各部件的模型,對gis在隔離開關(guān)切合小電容電流時產(chǎn)生的vfto進行了數(shù)值計算,并對其影響因素進行了分析討論。

近日,西北電網(wǎng)公司在750kv示范工程官亭變電站,成功進行了國內(nèi)首次750kvgis設(shè)備快速暫態(tài)過電壓(vfto)測試,全面檢驗了750kvgis電氣主設(shè)備承受vfto沖擊的能力,為750kvgis設(shè)備調(diào)度、操作和運行維護

應(yīng)用電磁暫態(tài)計算程序(thealternativetransientprogram-electormagnetictransientprogram,atp/emtp),將雷電模型、變電站各元件的計算模型和進線段相結(jié)合來研究雷電侵入波對變電站和桿塔的影響。為此介紹了雷電模型和變電站各元件的計算模型,并通過計算雷電侵入波的雷電流、雷電壓,分析了變電站各雷擊點或桿塔的防雷效果,指出了最嚴(yán)重的系統(tǒng)運行方式和桿塔布置情況。以新立變電站為例,準(zhǔn)確地計算出變電站內(nèi)各種設(shè)備的過電壓值,并提出防止過電壓的措施。

為深入研究重復(fù)擊穿過程的發(fā)生規(guī)律,研究隔離開關(guān)特性對重復(fù)擊穿過程的影響,改進隔離開關(guān)設(shè)計,完善特快速暫態(tài)過電壓(vfto)評估方法,采用1100kv氣體絕緣組合電器(gis)試驗回路,對gis隔離開關(guān)分閘和合閘空載短母線所產(chǎn)生的觸頭間隙重復(fù)擊穿和vfto進行了試驗研究。鑒于重復(fù)擊穿過程的隨機性,進行了約500次分合閘操作試驗,統(tǒng)計獲得了被試隔離開關(guān)在分合閘操作中的觸頭間隙擊穿電壓隨觸頭間隙形成時間的變化關(guān)系,試驗隔離開關(guān)的分閘操作末次殘余電壓基本是以-0.44倍工頻電壓幅值為期望,0.037倍工頻電壓幅值為方差的正態(tài)分布,合閘操作中的首次擊穿工頻相位主要集中在50°～90°?；谠囼灲Y(jié)果,分析了觸頭間隙重復(fù)擊穿的發(fā)生規(guī)律及對vfto的影響,給出了重復(fù)擊穿隨機過程終止的條件。