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SF6GIS暂态电压与绝缘配合分析

【摘要】:随着GIS运行电压等级的提高,超高压、特高压设备尺寸增大,设备分布参数相应改变,在500kV以上的系统中,尤其特高压GIS及其相连设备容易受到暂态过电压引起的绝缘威胁。GIS中开关操作会产生快速暂态过电压,可能导致GIS和邻近设备的绝缘事故。GIS中产生快速瞬态过电压的原因主要是由于隔离开关操作时触头间隙发生多次击穿重燃。

GIS组合电器具有占地面积小和占用空间小等优点,GIS的应用在带来许多便利之外,由于这种既封闭又组合的结构,使得GIS在运行中产生了新的问题,过电压与绝缘配合方面引起了运行部门、设计者和科研工作者的广泛关注,给设备制造带来了困难。随着GIS运行电压等级的提高,超高压、特高压设备尺寸增大,设备分布参数相应改变,在500kV以上的系统中,尤其特高压GIS及其相连设备容易受到暂态过电压引起的绝缘威胁。特高压输电技术难度大,绝不是超高压输电设备和技术的简单延伸,我国在发展500kV和750kV电压等级电网时,曾在绝缘性能和绝缘配合方面开展了大量的科学研究,但仍存在以下3个问题:

1)我国所采用的GIS绝缘配合以静电场计算为理论依据,只考虑了工频和冲击电压的情况,设备生产企业和电力系统运行管理者在研究过程中通常采用基于雷电冲击绝缘水平的判据,并不能真实地反映GIS中暂态电压的波形。

2)由于GIS特殊的结构与接线方式的不同,GIS中断路器开断故障线路所产生的过电压和瞬态电场等暂态现象的特性与以往不同,特别是在1000kV中的一些暂态问题是500kV和750kV电压等级所没有考虑的。

3)随着电压等级的提高,特高压设备尺寸增大、结构复杂,杂散分布电容相应改变,暂态计算时,利用国外的经验参数和方法直接计算很难获得准确可靠的结果,因此对电网关键设备参数的求解也是待解决的重要问题之一。

GIS中开关操作会产生快速暂态过电压(Very Fast Transient Over Voltage,VF-TO或VFTV),可能导致GIS和邻近设备的绝缘事故。GIS中产生快速瞬态过电压的原因主要是由于隔离开关操作时触头间隙发生多次击穿重燃。GIS的电气元件构成与普通变电站没有本质的不同,但由于它们被紧凑地装在同一壳体内,结构上的高密集性和SF6气体的特性,使GIS中发生的过电压较之常规变电所有特殊之处。