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gis主变运行工况下vfo抑制研究 0 特高压线路vfto与gis的关系 在中国研究特高压供电技术之前，只有前苏联和日本等少数国家建立了1000kv电压等级的交流供电线路。前苏联1150 kV交流系统中变电站采用敞开式 (AIS) 布置方式, 工程设计、关键技术研究和实际运行经验都没有涉及特高压GIS变电站的快速暂态过电压 (VFTO) 问题。日本于1992年开始建设双回特高压输电线路, 1996年建成采用GIS设备的1000 kV新榛名变电站, 在特高压VFTO研究领域逐步积累了大量的经验。但由于负荷增长停滞不前, 日本特高压系统一直以500 kV降压运行, 因此变电站内VFTO与GIS设备的绝缘水平之间仍留有较大裕度。 随着我国特高压输电技术研究试验能力和工程实践水平的全面提升, 目前1000 kV 晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程已正式投入运行, 其GIS变电站的布置情况和实际运行电压与前苏联和日本有所差异, 故必须根据中国GIS变电站的实际情况进行相关研究。 本文中首先介绍1000 kV GIS中VFTO的特性与危害, 使用EMTP软件建立晋东南1000 kV GIS变电站的仿真模型, 计算分析操作隔离开关产生的VFTO波形和幅值, 观察隔离开关并联电阻对VFTO的抑制作用。 110 vfto对特高压gis的危害性分析 1000 kV GIS变电站的额定电压是500 kV GIS变电所的2倍, 其VFTO绝对值也是500 kV GIS变电站的2倍左右, 但1000 kV GIS设备的绝缘水平一般仅比500 kV GIS增加55%, 没有成比例增加。由于1000 kV GIS的绝缘裕度更小, 因此VFTO对特高压GIS的危害性比对500 kV及其以下的系统要大得多。特高压GIS系统的VFTO, 不仅会影响到GIS设备本身运行的可靠性, 对与GIS相连的变压器匝间绝缘也会造成很大危害。考虑到1000 kV GIS变电站在特高压输电系统中的重要性, 要求其具备很高的安全性和可靠性, 故1000 kV GIS的VFTO问题必须引起足够的重视。 2 放线至双片段 晋东南特高压GIS变电站的主接线图见图1。变电站采用双断路器接线方式, 本期仅考虑一回出线和一台主变, 出线接至双断路器串。本文中按主接线图建立仿真模型, 考虑VFTO最严重情况, 计算时负荷侧的残留电压以-1.0 pu计, 电源侧电压以1.0 pu计, 不考虑多次重燃。 2.1 隔离开关串联电阻500 在出线两端断路器 (CB1和CB2) 已分闸的情况下, 进行分闸出线隔离开关 (DS3) 的操作, 计算此操作模式下GIS内部各点的VFTO, 计算结果见表1。 由表1可知, GIS内部VFTO最高值为1879.6 kV (2.09 pu) , 出现在断路器CB2的出线侧断口处即GIS支路端部, 这是因为端部由于电压波形多次折反射从而可能产生较高电压。而双断路器分闸后, 母线与变压器已与电源侧断开, 故母线上避雷器端口与主变入口处几乎不存在VFTO, 对其绝缘不会构成任何威胁。但出线侧的VFTO普遍偏大, 对绝缘有着一定威胁, 需要加以限制。 VFTO最大值与隔离开关加装的并联电阻阻值的关系见图2, 从图可知, 随着并联电阻阻值的增大, VFTO最大值降低。当并联电阻小于300 Ω时, 电站VFTO最大值随电阻值的增大而大幅下降;当并联电阻大于300 Ω后, VFTO的幅值随电阻值增大而下降的幅度明显变慢。并联电阻从0增大至300 Ω时, 电站VFTO最大值从2.09 pu降至1.65 pu, 降低21%;而并联电阻从300 Ω增大至1000 Ω时, 电站VFTO最大值从1.65 pu降至1.52 pu, 仅降低7.9%。 图3为隔离开关有无并联电阻 (500 Ω) 时断路器CB2出线侧断口处的波形对比图。在加装并联电阻前, 隔离开关重燃瞬间, 电压波形突变, 出现很陡的长尖脉冲, 最大幅值为2.09 pu, 且具有极高的振荡频率, 波前时间很短, 仅有0.2 μs, 波前的平均陡度约为8250 kV/μs;加装500 Ω隔离开关并联电阻后, 断路器CB2的出线侧断口处的过电压幅值降为1.46 pu, VFTO波前时间变为23 μs左右, 波前的平均陡度约为91 kV/μs, 振荡幅值大幅下降, 振荡频率也明显减小, 抑制效果明显。 隔离开关并联电阻 (500 Ω) 上的电流和吸收能量的变化见图 4、图 5。在重燃瞬间电流达3550 A, 但维持时间很短, 为十几微秒。吸收能量的积累也在这十几微秒内, 约为2500J。 隔离开关并联电阻 (500 Ω) 接入时间与VFTO最大值、吸收能量的关系见表2。VFTO最大值几乎不随接入时间变化, 接入时间5 μs和10