超高压GIS中快速暂态过电压产生机理及其防治
超高压GIS中快速暂态过电压造成危害的原因分析概要
超高压 GIS 中快速暂态过电压造成危害的原因分析史保壮李智敏张文元邱毓昌西安交通大学 , 710049西安ANALYSIS OF THE REASON WHY VFTO MAY ENDANGER GIS ABOVE 300kV Shi Baozhuang Li Zhimin Zhang Wenyuan Qiu YuchangXi'an Jiaotong Univ ersityXi'an , 710049ChinaABSTRACT P ractices sho w that while t he ver y fast tran-sient ov erv oltag e (V FT O genera ted by disconnect or o per a-tio n has neglig ible influence on g as insulated substatio ns (G IS below 300kV , it may br ing gr eat dang er s w hen v olt-age lev el is above 300kV. T here is no satisfacto ry ex plana-tio n of the pheno meno n by no w. T his paper pr esent s analy-sis on t he facto rs influencing V FT O ba sed on calculations. It is pr ov ed that the per unit value o f V FT O is higher fo r hig her o per ating vo lt ages because t he ca pacit ive cur rent be-ing sw itched and the tr ansfor mer ′ s ent rance capacit ance of GI S abo ve 300kV incr ease appar ent ly.KEY WORDS V er y fast transient o ver vo lt age (V FT O Gas insulated subst atio n (GI S Insulation co-or dinat ion 摘要隔离开关切合小电容电流时产生的 V FT O 会对 300kV 以上的 GIS 造成危害 , 而对 300kV 以下系统的影响则不大 , 对这个现象目前还没有满意的解释。
电气工程中GIS快速暂态过电压(VFTO)研究
断路器 的操 作 引起 的快 速暂 态过 电压 严重 ， 对运 行 安全 的危 害很大 。对快 速暂 态过 电压 产生机 理进行 分析 ， 建立 等值模 型并进 行 数值计 算 。对 ＧＩ Ｓ内部快速 暂 态过 电压 的研 究 ， 电 气工程 中具 有重要 意义 。 在
ｔ ｅ ｓ ｒｏｕ ｎ ｏ ｈａ ｍ ｐｅ ａ ｉｎ ｓ ｆ ｔ Ｔｈｅ ｐ ｐｅ ｎａ ｙ ｅ ｈ ｃ ｎ ｓ ｔ ｈｅ ｆ ｓ ｒ ｎ ｉｎｔｏ ｒ ｏ ｔ ｇｅ ｏ ｂ ｅ ｉ ｓ ａ ｄ ｔ ｒ ｏ ｒ ｔｏ ａ ｅ ｙ． ａ ｒａ ｌ ｚ ｓ ｔ ｅ ｍｅ ｈａ ｉｍ ｏ ｔ ａ ｔｔ ａ ｓ ｅ ｖｅ ｖ ｌａ ａ ｄ ｓ ｔ ｐ ｅ ｉ ａ ｅ ｔｐ ｔ ｅ ｎ ａ ｍ ｅ ｉａ ａ ｃ ａ ｉ ｎ ｅ ｓ ｕ ｑｕ ｖ ｌ ｎ ａ ｔ ｒ ｎｄ ｎｕ ｒｃ ｌｃ ｌｕｌ ｔｏｎ． Ｔｈｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ＧＩ ｎ ｅ ｎ ｌｆ ｓ ｒ ｎｓｅ ｖ ｒ ｏ ｔ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ Ｓ ｉ ｔ ｒ ａ ａ ｔｔ ａ ｉｎｔｏ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｈ ｍｐｏ ｔ ｎｔｍｅ ｎ ｎｇ ｆ ｒ ｅｅ ｔ ｉａ ｎ ｎｅ ｒｎｇ ａｓｉ ｒ ａ ａ ｉ ｏ ｌｃ ｒｃ ｌｅ ｇｉ ｅ ｉ ．
关键词 ： 电压 等级 ； Ｓ 快 速暂 态过 电压 ； ＧＩ ； 等值模 型 ； 生机理 ； 值计 算 产 数 中图分 类号 ： ＴＭ８ ６ 文献 标识 码 ： Ｂ
Ｓｔ ｄ ｎ Ｇ Ｉ ｓ ａ ｓｅ ｔＶ ｏ ｔ ｇ ｎ Ｅｌ ｃ ｒｃ ｌＥｎ ｎ ｅ ｉ ｕ ｙ ｏ Ｓ Ｆａ ｔＴｒ ｎ ｉｎ ｌａ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉａ ｇｉ ｅ ｒｎｇ
GIS中的快速暂态过电压的抑制机理
和幅值高的特点。有研究表明， 其上升时间在 ２ ～ ２ ， ０ ｓ幅值 一般 低于 ２０ ｕ极端 情况最 高可 达 ｎ ． ｐ，
３０ｐ， ． ｕ在一定条件下， 会对电力系统构成危 害。
关操作还会产生瞬态地电位升高及空间电磁场干 扰＇， ５ 这就对测量系统提出了很高的要求； Ｊ 另外， Ｉ ＧＳ
便于安装和移动， 但不能改变其结构及 内部 电场分
布， 更不能影 响 ＧＩ Ｓ的运 行。 因此， ＧＩ Ｖ Ｏ 对 Ｓ中 Ｆｒ
的测量不 同于一般的冲击 电压， 常规 的 电阻 、 电容分
压器都无法满足 Ｖ Ｏ 的测量 和安装要求 。必须根 Ｆｒ
据 ＧＳ Ｉ 的结构和 Ｖ ｒ Ｆ Ｏ的特点来建立测量系统， 以
ＶＦ Ｏ的上升沿非 常陡， Ｙ 且频带很 宽， Ｉ Ｇ Ｓ中开
波头 （ ＜５ ｓ冲击波， 因 ＧＳ各 部件波阻 抗 一般 ０ｎ） 并 Ｉ
不同而多次折反射， 形成快速振荡、 频率高达 Ｍ 数量级的过 电压， 称之 为快速 暂态过 电压（ ｒ Ｆｓ Ｖｅ ａ ｙ ｔ
Ｔａｓｎ ｖｒ ｔ ｅ以下简称 Ｖ ｒ ｉ ｔＯ ｅ ａ ， ｎｅ ｍｌｇ ＨＤ） Ｉ Ｓ内因 Ｅ。ＧＩ Ｉ 隔离开关操作产生 的 ＶＦ Ｏ具 有上 升时间短 、 Ｙ 频率
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华 通 技 术
Ｈ Ｔ Ｉ ＩＨ ＵＡ ｏｈ Ｓ Ｕ ＧＪ
研究ｓ分析
（０６ ３ ２０／ ）
ＧＳ中的快速暂态过 电压 的抑 制机理 Ｉ
马 环
（ 恒源电气公司， 山东 东营 ２７ ７ ） ５０１
摘要 ： 介绍Ｇ Ｓ内隔离开关操作 产生的快速暂态过 电压（ Ｆ Ｏ）利用微积分 系统对 Ｖ Ｔ Ｉ ＶＴ ， Ｆ Ｏ进行测
ｔ ｅｐ ｉｃｐ １ ｈ ｒｎ ｉａ．
500kV GIS中投切电抗器的快速暂态过电压(VFTO)的研究
（ ）依据 理论 和实 际工程 ，在 构建 合理 、精确 的元件 １ （ ）使 用 Ｅ Ｐ对 ５ ０ Ｖ Ｉ ２ ＭＴ ０ ｋ Ｇ Ｓ中 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ做全 面计算 ，
装迅速 、运行 费用低 、无 电磁干扰等优 点。经过 ３ ０多年 的 模型的基础上建立可用于 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ计算 的系统模型 。 研 制开 发 ，ＧＩ Ｓ技术 发展 很快 并迅速被应用于全世界范 围内 的 电力 系统 。 目前 ，随着 全球 电力 系统 自身 的发展 以及对 提 出各 主要 设备 上可 能承受 到 的 ＶＦ ＴＯ，分析 其特点 及主
系 统 运 行 可 靠 性 要 求 的 日益 提 高 ，Ｇ Ｓ技 术 必 将 持 续 发 展 ， 要 影 响 因素 。 Ｉ 并成 为 本 世 纪 高压 电器 发 展 的 主 流 。
（ ） 比较 研 究 ＶＦ Ｏ 的几 种 不 同的 抑 制措 施 ，提 出 ３ Ｔ ５ ０ Ｖ Ｉ ０ ｋ Ｇ Ｓ中 ＶＦ ＴＯ的抑制方案 ，计算分析其抑制效果 。
快 速 暂 态 过 电压 （ Ｔ 。 ＶＦ Ｏ） ＶＦ Ｏ 由于 其 具 有 上 升 时 间 短 及 幅 值 、频 率 高 的 特 点 ， Ｔ
操作过 电压 、潜供 电流 、雷 电过 电压等 。 ２ 元件 的模 拟原理 ． Ｇ Ｓ是 由断 路器 、隔 离开 关、接 地开 关 、绝 缘子 、 电 Ｉ 等效模 型。在进 行数 值计算 时 ，将 这些元 件用合 理 的 电路
元件 （ 电感 、 电容 、阻 抗 、 电流 源及 它 们 的 组 合 ） 代替 可 求
升 时间很短 的冲 击波 。波 头一般 为 ５～ ２ ｎ ，一般称 之为 压 互 感 器 、 电 流 互 感 器 及 母 线 组 成 ，可 以 通 过 简 化 得 出 其 ０ｓ
特高压GIS特快速暂态过电压试验重复击穿过程研究
对于５００ｋＶ ＧＩＳ 变 电 站，已 有 ＶＦＴＯ 导 致 变 压 器 绝 缘 事 故 的 报 道 ［５－８］。
随着电压等 级 的 提 高，设 备 绝 缘 裕 度 降 低。 对 于７５０ｋＶ 和 １０００ｋＶ ＧＩＳ 变 电 站，除 了 ＶＦＴＯ 对 变压器绝缘的影响外，ＶＦＴＯ 对 ＧＩＳ 设 备 自 身 绝 缘 的影响也受到了高度关注 。 ［９－１０］
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＶＦＴＯ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｒｅｐｅａｔｅｄ Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ＵＨＶ ＧＩＳ
ＬＩＵ Ｗｅｉ－ｄｏｎｇ１，ＷＡＮＧ Ｌｉｎ－ｓｅｎ１，ＣＨＥＮ Ｗｅｉ－ｊｉａｎｇ２，ＤＡＩ Ｍｉｎ３，ＬＩ Ｚｈｉ－ｂｉｎｇ４，ＹＵＥ Ｇｏｎｇ－ｃｈａｎｇ１ （１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ，
刘卫东，汪林森，陈维江，等．特高压 ＧＩＳ特快速暂态过电压试验重复击穿过程研究
６４５
ＴＯ 的重复击穿过程，当重复击穿过程中出现工频峰 峰值电压下的击穿时，则产生最严重的 ＶＦＴＯ。
已有的 ＶＦＴＯ 研究 较 多 关 注 ＶＦＴＯ 的 高 频 暂 态 过 程 ，对 重 复 击 穿 过 程 研 究 较 少 ，在 模 拟 试 验 和 仿 真计算中，触头间隙 击 穿 电 压 通 常 按 照 最 严 重 的 工 频峰峰值击穿考 虑。 然 而，隔 离 开 关 分 合 闸 操 作 的 重复击穿过程具有 随 机 性，受 隔 离 开 关 动 作 的 工 频 相位和隔离开关触 头 间 隙 击 穿 特 性 影 响，不 同 类 型 的 ＧＩＳ隔离开 关 能 够 产 生 不 同 特 性 的 重 复 击 穿 过 程 。 因 此 ，提 出 了 对 于 特 定 类 型 的 隔 离 开 关 ，发 生 工 频峰峰值击穿的机会如何及按照工频峰峰值击穿评 估 ＶＦＴＯ 是否合理等问题。有 研究 报告 指 出，降低 隔离开关的操作速 度 至 一 定 程 度，能 够 避 免 重 复 击 穿 过 程 延 续 到 大 触 头 开 距 ，避 免 高 幅 值 击 穿 电 压 ，从 而避免严重的 ＶＦＴＯ［１１－１４］。
GIS中局放产生的原因
GIS中有可能出现的主要绝缘缺陷如图所示，可以总结为以下几个方面：(1)固定缺陷。
其中包括导体和外壳内表面上的金属突起，以及固体绝缘表面上的微粒。
金属突起通常是在制造不良和安装损坏擦划时造成的，导致毛刺且较尖。
在稳定的工频状态下不引起击穿，但在快速电压如冲击、快速暂态过电压(Ⅵ玎o)条件下很危险；(2)GIS腔体内可以移动的自由金属微粒。
金属微粒是最普遍的微粒，在制造、装配和运行中均有可能产生，它有积累电荷的能力。
在交流电压场的影响下能够移动，在很大程度上运动与放电的可能性是随机的。
当靠近高压导体且并未接触时，放电最可能发生，且放电可能性比同样微粒但为固定物时高10倍左右；(3)传导部分接触不良。
例如静电屏蔽和其它浮动部件。
由松动或浮动部件产生的放电可能性很大，通常易于检测，放电趋向于反复，其放电电荷在nC到gC 间转变。
(4)绝缘子制造时造成的内部空隙和实验闪络引起的表面痕迹，还包括或是因电极的表面粗糙或是来自制造时嵌入的金属微粒。
此外因环氧树脂与金属电极的收缩系数不同，也会形成气泡或空隙。
这些GIS的绝缘缺陷类型极有可能会在GIS 中产生局部放电，在绝缘体中的局部放电甚至会腐蚀绝缘材料，进一步发展成为树枝，并最后导致绝缘击穿。
一般来说，由于各种缺陷引发的局部放电具有以下特征：在电场不均匀时，在导体周围易于发生电晕放电，由于气体中的分子是自由移动的，因此GIS设备中的电晕放电过程与空气中的电晕放电相似，在施加电压的正负峰值附近发生PD 脉冲，随电压增加，PD脉冲加大，频度增加。
GIS设备中绝缘子内部的气隙放电在工频正负半周内基本相同，即正负半周放电指纹基本对称。
放电脉冲一般出现在实验电压幅值绝对值的上升部分，放电频率依赖与所加电压大小，只有在放电强烈时，才会扩展到电压绝对值下降部分的相位上，且每次放电的大小不相等。
绝缘子缺陷在出厂时可能并不出现，但在运输及安装过程中有可能造成损伤。
一些缺陷最初可能无害，只是在机械振动和静电力作用下可能轻微移动，形成潜在的隐患。
GIS中快速暂态过电压的测量计算与抑制
Ｇ Ｓ内部的隔离开关切合小容性 负载时一般是切 Ｉ 合空载母线 ，由于触头运动速度慢 、隔离开关灭弧能
的干扰 ，这就对测 量系统提 出了很 高的要求 ；另外 ， ＧＳ本身对测量系统又有其特殊的要求 ，要 求测量 系 Ｉ 统便 于安装和移动 ，但不能改变其结构及内部电场分 布 ，更不能影 响 ＧＳ的运行。对 ＧＳ中的 Ｖ Ｔ Ｉ Ｉ Ｆ Ｏ的测
因素进行 了研究 ，并且 比较 了两种抑制 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ方法的
效果。
卜 屏蔽 电极
２ 一测量 电极
ＶＦ Ｏ的波形为衰减 震荡波 ，其基本振荡频率为 Ｔ ８ ２ ～１ ＭＨｚ ，并叠加 有 ３ ０ ＭＨｚ 左右的高频振荡 ，最
一
、
测试及计算
快上升时间为１ｎ 。 ０ ｓ 分闸时的振 荡多开 始于正半波 ， 而 合闸着开始 于负半波 。在 Ｇ Ｓ中，隔离开关 （ Ｉ ＤＣ）触 头的不对称造就 了其 间隙击穿电压总是一个极性高于
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山东 电力高等专科学校学报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｏ ｈａ ｏ ｅ ｔ ｉ ｗｅ Ｃｏ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆ Ｓ ｎｄ ｎｇ Ｅｌｃ ｒｃ Ｐｏ ｒ ｌｅ ｅ ５ ７
Ｇ Ｓ中快速 暂态过 电压的测量计算与抑制 Ｉ
பைடு நூலகம்张 伟
山东电力超高压输变 电公 司 济南 ２０ ２ ５０１
２ ０ ．７
２． １ ４
另一个极性 。 Ｓ Ｄ 在合 闸时 ， 触头逐渐接近 ， 间电场 其
在击穿前一直增强 ，由于操作速度过慢 ，第一次击穿 几乎总是发生在工频 电压峰值处 ，并常发生在动触头 为负极极性盹 第 二次击穿 时电位差大 多高于第一次 ， 并且在电源电压过零 以后。由于 Ｄ 只有一个断 口， Ｓ 它
750kVGIS中隔离开关的分合闸电阻对快速暂态过电压的影响
的线路 残余 电荷 为一 ．． １ ｕ。 Ｄ
Ｇ Ｓ内发 展 形成 的数 十 兆赫 兹 的 高频 ：ｃ 幅 值较 低 Ｉ ．
３ Ｅ Ｐ仿 真 计 算 结 果 和分 析 ＭＴ
计 算 模 型 结 合 官 亭 ７ ０ ＶＧ Ｓ的特 点 ，对 Ｄ ５ Ｉ ｋ Ｓ 操作 时产生 的 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ进 行 数 值 分 析 。 电 气 主 接 线 为 ：发 电机 与 变 压 器 采 用 联 合 单 元 接 线 ；７ ０ｋ ５ Ｖ
部 官亭 ７ ０ｋ Ｉ ５ ＶＧ Ｓ的结 构 、布 置 和接 线 等 ．对 Ｄ Ｓ
用 不 同的 计算 模型 进行 相关 数 值分 析 ，并对 改 变分
ห้องสมุดไป่ตู้
合 闸 电 阻 值 分 别 进 行 计 算 ．为 设 计 ７ ０ｋ Ｉ ５ Ｖ Ｇ Ｓ绝
缘配合 提供 有 益参 考
数 下降 的动 态 电阻 Ｒ 串联 表 示 Ｅ： ２ ３
在 ７ ０ｋ Ｉ ５ ＶＧ Ｓ系统 中 ，Ｃ Ｂ装 设 了合 闸 电阻 ，
抑 制 了其 操 作 产 生 的 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ；但 Ｄ Ｓ操 作 时 由预击
穿 、多 次重 燃 产 生 的 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ危 害 极 大 。从 ２ ０世 纪 ８ ０年 代起 ．国外 就 开 始 研 究 在 超 高 压 、特 高 压 系
同 的计算 模 型进 行仿 真 ２ １ 不 含分 合 闸 电阻 的 Ｄ ． Ｓ模型 计算 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ时 ．Ｄ Ｓ可 简化 为集 中 参 数 的 等 值 对 地 电容 。 断开状 态 时 ．Ｄ Ｓ两触 头 间无 任 何连 接 ， 模 型 为 两触 头 等 值 对地 电容 和 触 头 间 断开 的开关 。 闭 合状 态 时 ．触 头间 完全 连接 ．需 考 虑触 头 间的 电 气 距 离 ．根 据 计 算 步长 的选 择 ．用 Ｇ Ｓ母 线 参 数 ， Ｉ 把 触 头 间连 接 表 示 为集 中参 数模 型 。合 闸状 态 时 ， 考 虑触 头 间 的 电弧 电阻 ．用 ０５ 的静 态 电阻 和指 ．Ｑ
向家坝电站500kVGIS快速暂态过电压分析
式 中 ：ｋ ／ｕ为击 穿前 电压 ，Ｖ ｋ
为 Ｔｅｌ 常数（ ｔ ５ ａ ／ｍ） ｏｐ ｒ ｅ Ｋ ＝ ０ Ｖ・ ｃ ｋ ｓ ｓ 为火 花 长度 ， ｃ ｍ
△ ／ Ｅ／ ）尸。 “ ＝（ ’ ７ ７
ＶＴ Ｆ Ｏ具有 如下 特点 ： 】
（） １波前很陡， 其上升时间通常为 ２２ 。 ～０ ｓ ｎ
随着 ＧＳ Ｉ 运行电压和 ｓ Ｆ 气压的提高 ，因隔离开关 其 ＶＦ１ 电压有 一定 幅值 。 １
障或其它问题 ， 造成重大的损失 ， 引起了运行管理部
门的高度 重视 。
波的上升时间 ｎ 的计算公式为： １ ． ／△ Ｓ ３３ （ ／ ） Ｋｔ
＝
２ ＧＩ 中快 ＶＦ Ｏ 造 成 危 害 的原 因分 析 Ｓ Ｔ
１ 概 述
全 封 闭气 体 绝缘 组 合 电器 ＧＳ （ａ Ｉｓｌｄ Ｉ Ｇ ｓ ｎｕ ｅ ｔ Ｓ ｉｈｅｒ ｗｔ ｇ ） ｃ ａ 凭其 占地面积小 、 不受大气环境影 响、 运
行 可靠 性高 、 维护 量小 等优点 ， 电力 系统 中得 到 了 在
ＶＴ Ｆ Ｏ一般 不超 过 ２ ＿ ， ｐｕ 但最 高可达 ２５ ＿． ． ． ｕ。 ｐ （） ５ 发生频 率高 ， 每次 操作会 有数 十到 数百 次不 同幅值 的暂态 发生 。
第 ３ ５卷 第 ５期 ２ １ 年 ｌ 月 ０２ ０
水
电 站 机
电 技
术
Ｖｏ ．５ Ｎｏ５ １３ ．
Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ Ｅ ｅ ｔ ｃ ｅ ｈ ｉ ｕ ｆ ｄ ｏ ｏ ｒＳａ ｉｎ ｃ ａ ｉａ ＆ ｌ ｃｒ ａ Ｔ ｃ ｎｑ ｅｏ ｒ ｐ ｗｅ ｔｔ ｉｌ Ｈｙ ｏ
Ｏ ｔ ０１ ｃ． ２ ２
超高压GIS中快速暂态过电压造成危害的原因分析及设备的优化
（） １ 减少导电微粒 的产生 ， 防止导电微粒进 入 ＧＩ Ｓ内部 ，避 免 Ｇ Ｓ装 配 完 成 后 内 部 残 留导 Ｉ 电微 粒。 具体可采取诸如零件端部倒圆角、 及时 清洗零部 件、 在灭弧车 间装 配、 用专用 工具 、 使 装配完成后利用超声波检测等措施来实现对导 电微粒的控制。 （） ２ 在结构设计上考虑 即使 出现导电微粒 ， 也不 会对 Ｇ Ｓ Ｉ 的绝 缘水 平造成 影响 。在设 计 Ｇ Ｓ筒体尺寸时 ，考虑 到导电微粒在 Ｇ ｓ内部 Ｉ Ｉ 的运动特性 ，使其在交流 电场作用下的跳动不 足以与导电杆接触。在绝缘子附近设置捕捉异 物的陷阱 ，当绝缘子附近 的导电微粒受到 电场 作用跳动时 ， 容易落人 陷阱中， 同时在绝缘子内 部设置屏蔽 ， 减弱绝缘 子附近 的场强 ， 则落入陷 阱中的金属微粒不易吸附在绝缘子上 。 ３结论 研究结果表明 ，变压器入 口电容的大小和 母线残余电荷 电压对 ＧＳ在隔离开关切合小 电 ｌ 容 电流时产生 的 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ幅值有很大影响 。变压 器 的人 口电容和母线残余 电荷 电压越大 ， ｇ ｏ ｖ ｒ 的幅值越高 。一般而言 ， 电压等级越高 ， 变压器 额定功率越大 ， 口电容也相对 较大 ； ＧＳ的 入 当 Ｉ 额定 电压高 于 ３ ０ Ｖ时 ， 空载母线的 电容电 ０ｋ 其 流会 明显增加 。母线的残余 电荷 电压也相应增 高 。这 两个 因素 的作用使 ３０ Ｖ 以上 Ｇ Ｓ中 ０ｋ Ｉ ＶＴ ｂ Ｏ的幅值倍 数明显高于 ３ ０ Ｖ以下 Ｇ Ｓ中 ０ｋ Ｉ 的ｖ ｒ ｇ ｏ幅值倍数 。 另外 ， 绝缘水平的倍 数随着 电压等级的升高而降低 ， 这也是一个原 因。 因此 三者 的综合作 用 ，就 ｖ ｒ ｇ ｏ对 ３ ０ Ｖ以上 ＧＳ ０ｋ Ｉ 威 胁 较 大 的原 因 。
超高压GIS中快速暂态过电压产生机理及其防治
超高压GIS中快速暂态过电压产生机理及其防治作者：李亚来源：《科技视界》 2014年第34期李亚（辽宁大唐国际锦州热电有限责任公司，辽宁锦州 121000）【摘要】本文首先从VFTO产生及其产生机理等两个方面介绍了超高压GIS中的快速暂态过电压，随后对快速暂态过电压的危害进行了归纳与总结。
进而提出了VFTO抑制措施，对于超高压GIS中的快速暂态过电压抑制有很好的指导意义。
【关键词】超高压；GIS；快速暂态过电压；抑制1 快速暂态过电压及形成机理１．１VFTO的产生在GIS断路器的作用是用于合闸即正常的合闸以及自动重合闸。
在合闸空载线路时，就会产生VFTO中，由于在重合闸以前线路上已经存在残余电荷，因此重合闸的VFTO是合闸过电压中较严重的情况。
过电压的倍数会受到残余电荷的影响。
在隔离开关进行操作时所产生的VFTO以及其在GIS母线上往返折射和反射所形成的VFTO具有幅值高和上升对间极短的特点。
一般情况下，其幅值为1.5 -2.0pu。
最高则可以达到2.5pu；上升时间为2-20ns；基本振荡频率在5-10MHz之间，但其高频分量则可以达到100MHz。
这种形式的过电压是VFTO最为主要的形式同时造成的危害也最大。
1.2 VFTO的分类VFTO按照传播路径可以分为内部暂态和外部暂态两种类型。
其中内部暂态是在GIS内部传播．于GIS内部所形成的暂态过程，其过电压作用于GIS的壳体和内部导体之间，对GIS内部绝缘造成极大威胁，主要包括断路器操作时所引起的瞬态恢复过电压隔离开关操作产生的快速暂态过电压，外部暂态是在GIS外部传播和辐射，由GIS内部暂态过电压波传递到GIS外部所引起的，主要包括了对于GIS外一次设备造成威胁的暂态过电压、使得GIS壳体电位升高的，外壳暂态过电压以及对敏感的二次设备造成损害的向外辐射的电磁波等。
在超高压网架方面，高压电缆长度、断路器断口的均压电容、SF6母线的长度及奇波阻抗、套管等效电容变压器入口电容等都会对VFTO的特性造成影响。
550kV GIS内部快速瞬态过电压计算与分析
550kV GIS内部快速瞬态过电压计算与分析随着全封闭气体绝缘变电站（GIS）运行电压等级的提高，在330kV以上的GIS中，设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压（VFTO）的影响，它对变电站内的设备特别是变压器等构成了新的影响。
以某抽水蓄能电站为研究背景。
利用Fortran语言和Matlab软件详细计算和模拟了该电站在多种操作方式下550kVGIS内部的快速暂态过电压（VFTO），简单讨论了电缆长度对VFTO的影响，重点分析了VFTO 对主变和其他电气设备绝缘可能带来的影响。
结果表明，由于连接主变与GIS的长电缆明显抑制了主变侧的VFTO。
该项目中涉及到的VFTO不会引起主变的匝间绝缘击穿。
随着全封闭气体绝缘变电站（GIS）运行电压等级的提高，在330kV以上的GIS中，设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压（VFTO）的影响，它对变电站内的设备特别是变压器等构成了新的影响。
以某抽水蓄能电站为研究背景。
利用Fortran 语言和Matlab软件详细计算和模拟了该电站在多种操作方式下550kVGIS内部的快速暂态过电压（VFTO），简单讨论了电缆长度对VFTO的影响，重点分析了VFTO对主变和其他电气设备绝缘可能带来的影响。
结果表明，由于连接主变与GIS的长电缆明显抑制了主变侧的VFTO。
该项目中涉及到的VFTO不会引起主变的匝间绝缘击穿。
随着全封闭气体绝缘变电站（GIS）运行电压等级的提高，在330kV以上的GIS中，设备容易受到操作隔离开关所引起的快速暂态过电压（VFTO）的影响，它对变电站内的设备特别是变压器等构成了新的影响。
以某抽水蓄能电站为研究背景。
利用Fortran语言和Matlab软件详细计算和模拟了该电站在多种操作方式下550kVGIS内部的快速暂态过电压（VFTO），简单讨论了电缆长度对VFTO的影响，重点分析了VFTO对主变和其他电气设备绝缘可能带来的影响。
特高压GIS变电站中VFTO特性及影响因素研究
特高压GIS变电站中VFTO特性及影响因素研究王希【摘要】随着超高压和特高压输电技术的发展,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)得到了广泛的应用.气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)中的隔离开关在操作过程中会产生幅值较大、频率极高、波前时间很短的特快速暂态过电压(VFTO),容易引起电气绝缘击穿和电磁干扰等一系列的问题,对GIS本体、变压器及相邻电气设备的绝缘安全造成很大危害.主要研究特快速暂态过电压产生的机理以及特快速暂态过电压的幅值、陡度和频率等特性,利用ATP-EMTP电磁暂态程序仿真特快速暂态过电压产生的波形,仿真在各种影响因素下的特快速暂态过电压波形,对几组波形进行分析研究,分析残余电荷、变压器入口电容等因素对特快速暂态过电压的影响.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2015(042)007【总页数】4页(P10-13)【关键词】GIS;特快速暂态过电压;隔离开关;影响因素【作者】王希【作者单位】华北电力大学,河北保定071003【正文语种】中文【中图分类】TM864气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）具有占地面积小、不受环境条件影响、运行可靠、维护工作量小等优点，因此被广泛应用于电力系统中。
GIS隔离开关分合操作母线时，触头间隙发生多次击穿和熄灭造成的一系列波头很陡、频率很高的操作过电压称为特快速暂态过电压（VFTO）［1-2］。
形成的主要原因是隔离开关的灭弧性能差、触头运动速度较慢。
VFTO幅值不高，但频率极高（远高于雷电过电压），而且电力系统中经常用的金属氧化物避雷器无法对其限制。
在超、特高压系统中，VFTO主要对GIS本体和变压器等相邻设备的绝缘安全造成威胁，损害变压器的匝间绝缘并在变压器体内造成高频振荡，目前VFTO事故率已经超过雷电冲击和操作冲击的事故率。
研究GIS内部VFTO问题，对GIS内部绝缘配合、线路参数设计、变电站参数测量有重要指导意义［3-4］。
电力系统中会出现波头很陡、频率很高的特快速暂态过电压。
供配电系统过电压的危害及防范措施
供配电系统过电压的危害及防范措施摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国建筑工程行业发展的规模，也带动了电气的不断向前发展。
供配电系统主要由高低压配电线路，配电站和用电设备等主要设备组成。
在日常工作中，这些设备会受到各种因素的影响，导致电气设备受到外部或内部电压的攻击，从而产生过电压现象，这种现象很短，但是会给电气设备带来非常严重的影响。
偶尔会出现过电压现象，虽然不会对电气设备造成损坏，但也会对设备中的绝缘设备造成严重的损失。
在过电压的影响下，电气设备的绝缘耐受性显著下降，最终会在下一次过电压时被击穿。
关键词：供配电系统；过电压；危害；防范措施引言随着“2030碳达峰，2060碳中和”战略目标的制定，我国的能源行业正逐步转型，大力发展新能源发电已势在必行，其中作为主力军的分布式风电是加快未来能源结构调整、实现可持续发展的砥柱中流。
近年来，由于风电并网规模的不断扩大，风电在配电网中的渗透率正逐渐增加，这对电网的暂态电压稳定性提出了新的挑战。
1过电压防范的基本原则对于过电压的保护，工作人员应以保护电气设备的安全运行为主要原则，对过电压的主要原因、过电压持续时间等相关因素进行研究和分析，然后采取相应的措施。
(1)注意绝缘的可靠性:过电压保护的主要目的是保护电气设备的安全。
因此，设计人员在设计设备时应考虑并合理分配绝缘公差。
(2)电气设备的综合保护:在保护过程中，设计者必须考虑过电压的可能性。
(3)考虑保护装置本身的情况:在保证电气设备安全运行的条件下，设计者还必须考虑保护装置本身是否安全合理，装置本身是否能够安全运行。
如果发现保护装置存在安全问题，必须及时修理，以避免潜在的事故。
2供配电系统过电压防范措施2.1防雷保护优化架空进线时，相线悬挂至站内门型塔，经GIS套管接入;架空地线一般与变电站门型塔相连。
混联进线时，相线在电缆终端塔处转为电缆，电缆经转接头接入变电站;而地线终止于电缆终端塔，不与变电站相连。
特高压GIS_中快速暂态过电压的抑制措施研究
态过电压（VFTO）。该文基于1000kV GIS 的研究测试现象和数据，以某变电站为例，对1000kV 变电站主电气
接线隔离开关的合闸运行进行了仿真研究，得出采用并联合闸电阻和在母线添加铁氧体磁环2种抑制措施能抑
制 VFTO，抑制效果较好。
关键词 ：变电站 ；隔离开关 ；快速暂态过电压 ；抑制措施
Lo
K
Z
Ro Z
图 2 铁氧磁环等效电路
抑制电压波的传播，加大行波的损耗，从而抑制 VFTO。 安装铁氧体磁环的等效电路如图 2 所示。 图 2 中的参数可由相关文献获得，根据线路实际情况取
值为 70Ω，0.0பைடு நூலகம்mH。 安装铁氧体磁环与无措施情况下，将重要位置的 VFTO
幅值进行比较，见表 3。 可以看出，安装铁氧体磁环后，GIS 重要位置 VFTO 的
因此该文针对特高压 GIS 内部暂态情况，以变电站实 际运转为基础，把变电站的参数等效为分布电容的参数， 对 VFTO 的危害及其抑制措施进行了详细描述。
1 GIS 中的特快速暂态过电压
1.1 特快速暂态过电压综述
1.1.1 VFTO 的产生原因和特点
GIS 中会出现 VFTO 现象，因为技术原因，隔离开关 触头表面不可能完全光滑，所以会在触头周围产生均匀磁 场。阶跃电压波一旦产生，就会导致频率的急剧增加。该 电压陡波在 GIS 内部连续折射和反射，最终形成快速较快 的瞬态过电压，简称 VFTO。
该文选择了 2 种措施，即通过安装并联合闸电阻和铁氧 体磁环来抑制 VFTO。
3 特高压 GIS 变电站 VFTO 抑制方法的仿真研究
GIS 断路器产生的 VFTO 随着系统电压水平增加而增 加，尤其是 330kV 以上的 GIS。VFTO 可能会损坏 GIS 外壳 和相关设备（例如变压器）的绝缘，并引起电磁干扰，进而 影响二次设备。抑制 VFTO 可提高电力系统运行的稳定性和 可靠性。因此，研究 GIS 中 VFTO 的抑制措施具有重要意义。
GIS中快速暂态过电压的研究
（ Ｄ） ＶＫＩ 形成的机理 、 特性及其对 Ｇ Ｓ本 身和相连 的电力 变压 器可能 带来的危 害． Ｉ 讨论 了变压 器入 口电容 、 线残余 电 母
荷以及支撑绝缘 子的参数 变化对快速暂 态过 电压幅值 的影响 ， 并给 出了 Ｖ Ｔ Ｅ Ｏ的 变化规 律． 究 了 Ｖ Ｔ 下电力 变压 探 ＥＯ
器的模 型及 不同变压 器模型 对 ＧＩ Ｓ内部元件处 Ｖ Ｔ Ｅ Ｏ数值 的影响 ， 出了影响 Ｖ Ｔ 指 Ｆ Ｏ数值的关键 因素是 变压器的等值
ＧＩ Ｓ中快速 暂 态过 程（ Ｆ 的原 因 Ｖ Ｔ） １ ＧＩ ） Ｓ中隔 离开 关 、接 地 开关 和 断路 器 的操 作 ２雷击 或其 他 原因 引起 的Ｇ Ｂ Ｊ闸 、 Ｃ ￣ ｂ ３运 行 中的 绝缘 故 障 ）
称 ＧＩ） Ｓ 以其 占地面 积小 、 运行稳 定和 维护 方便 等 一 系 列 优点 ， 来 越 多 地 被 应 用 于 电 力 系 统 中 、 常 ＧＩ 越 通 Ｓ
入 口电容 值 ．
关键 词 ： 气体 封 闭组 合 电器 （ Ｎ ； 速 暂 态过 电压 ； 离开 关 ＧＩ）快 隔
中 图分 类 号 ：Ｔ １ Ｍ５
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１７ —１０ （０ ８０ —０ ３ —０ ６３ ６３２０ ）１ ０ ２ ３
０ 引 言
气体 绝缘 开关 装置 （ ｓＩｓｌ ｅ ｗｉ ｈ ｇａｓ简 Ｇａ ｕａ ｄＳ ｔ ．ｅｒ， ｎ ｔ ｃ
Ｉ
ｌ… … … … 、 ｌ
全球能源互联网题库判断
全球能源互联网题库重点题目库三、判断题820、中国的化石能源资源以石油为主，煤炭和天然气等资源相对贫乏。
（错）-中国的化石能源资源以煤炭为主，石油和天然气等资源相对贫乏。
821、亚太地区逐渐成为世界能源消费总量最大、增速最快的地区。
（对）822、世界能源消费结构长期以化石能源为主，并且其占比重正在逐步上升。
（错）-世界能源消费结构长期以化石能源为主，并且其占比重正在逐步下降。
823、世界能源生产总量稳步上升，清洁能源发展迅猛，但化石能源产量逐步下降。
（错）-世界能源生产总量稳步上升，清洁能源发展迅猛，但化石能源产量逐步增加。
824、煤炭消费总量逐渐减少，并在能源结构中的比重总体呈下降趋势。
（错）-煤炭消费总量逐渐增加，并在能源结构中的比重总体呈下降趋势。
825、煤炭是支撑现代工业体系的主导能源。
（错）-石油是支撑现代工业体系的主导能源。
826、煤炭行业的发展、电力的发明与应用推动了第二次工业革命。
（错）-石油行业的发展、电力的发明与应用推动了第二次工业革命。
827、中东和中南美在全球石油生产中的地位越来越重要，欧洲和北美地区趋于下降。
（对）828、中东和俄罗斯地区石油产量在全球石油产量中占比较大，并且消费量也在全球消费量中占比较大。
（错）-中东和俄罗斯地区石油产量在全球石油产量中占比较大，并且消费量也在全球消费量中占比较小。
829、天然气消费总量持续提高，占比也稳步上升。
（对）830、全球非常规油气资源储量丰富，且分布比较集中。
（错）-全球非常规油气资源储量丰富，但分布不均衡。
831、中国的页岩气技术可开发量位居世界第一。
（对）832、风力发电是风能最主要的利用形式。
（对）833、未来太阳能发电将呈现出集中式和分布式并举的发展趋势。
（对）834、世界天然铀资源较为丰富，但分布比较分散。
（错）-世界天然铀资源较为丰富，分布集中。
835、核电占世界总装机容量比重持续上升。
(错)- 核电占世界总装机容量比重持续下降。
暂态过电压产生的原因
暂态过电压产生的原因
暂态过电压是指电力系统中突然出现的、时间较短的异常电压增高现象。
暂态过电压主要由以下几个原因引起：
1. 开关操作：在电力系统中进行开关操作时，由于开关触点的闭合和断开，会产生暂态过电压。
闭合时会产生充电电流，断开时会产生消磁电流，这两种电流的突然变化会导致暂态过电压的产生。
2. 线路短路：当电力系统中发生短路故障时，短路电流突然增大，会导致瞬时电压升高，从而产生暂态过电压。
3. 雷电击穿：雷电是由于云间发生电荷分离而产生的大气放电现象，当雷电击中电力系统中的物体时，会产生极高的电压脉冲，造成暂态过电压。
4. 外部故障：例如供电系统中的异物进入设备或线路中，或者设备发生故障等，都有可能引发暂态过电压。
5. 其他原因：例如电力系统中的变压器运行过程中的非线性饱和、电容器的突然充放电等也可能引发暂态过电压。
750kVGIS中隔离开关的分合闸电阻对快速暂态过电压的影响
文章编号：１００３－８３３７（２００８）０４－００２０－０３收稿日期：２００８－０４－２５作者简介：余芳（１９８４—），女，湖北鄂州人，在读硕士，研究方向为电力系统过电压和暂态仿真。
基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．５０５７７０５１）。
２００８年第４期（总第２２４期）２００８年８月电瓷避雷器ＩｎｓｕｌａｔｏｒｓａｎｄＳｕｒｇｅＡｒｒｅｓｔｅｒｓＮｏ．４２００８（Ｓｅｒ．№．２２４）Ａｕｇ．２００８０前言ＧＩＳ以其占地少、运行可靠，维修周期长等优点得到广泛应用。
当隔离开关（ＤＳ）和断路器（ＣＢ）操作时会在ＧＩＳ内产生快速暂态过电压（ＶＦＴＯ），并传播到其连接设备上。
在３３０ｋＶ及以上的ＧＩＳ中，ＶＦＴＯ的幅值随运行电压升高而升高，本身的绝缘裕度随运行电压升高而降低，这会引起暂态地电位的升高，对二次设备电磁干扰和对变压器、电抗器绝缘有很大影响，严重威胁电力系统的安全运行。
在７５０ｋＶＧＩＳ系统中，ＣＢ装设了合闸电阻，抑制了其操作产生的ＶＦＴＯ；但ＤＳ操作时由预击７５０ｋＶＧＩＳ中隔离开关的分合闸电阻对快速暂态过电压的影响余芳，贾磊，周春雨，郭洁（西安交通大学电气工程学院，西安７１００４９）摘要：随着超高压气体绝缘变电站（ＧＩＳ）的广泛使用，由隔离开关（ＤＳ）操作引起的快速暂态过电压（ＶＦＴＯ）的危害更加明显。
以西北地区７５０ｋＶ官亭ＧＩＳ变电站为计算原型，利用ＥＭＴＰ程序对４０种运行方式进行数值仿真计算，建立不含分合闸电阻和含有分合闸电阻ＤＳ计算模型。
计算结果表明：分合闸电阻对降低ＶＦＴＯ幅值和陡度有明显作用，加入分合闸电阻比不加分合闸电阻时的最大ＶＦＴＯ幅值降低了５０％，陡度降低为１４％，电压在１ｋＶ以上最高频率降为１０％。
关键词：气体绝缘变电站；快速暂态过电压；隔离开关；分合闸电阻中图分类号：ＴＭ８６４文献标识码：ＡＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＯｐｅｎｉｎｇａｎｄＣｌｏｓｉｎｇＲｅｓｉｓｔｏｒｏｆＤｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇＳｗｉｔｃｈｅｓｔｏＶＦＴＯｉｎ７５０ｋＶＧＩＳＹＵＦａｎｇ，ＪＩＡＬｅｉ，ＺＨＯＵＣｈｕｎ－ｙｕ，ＧＵＯＪｉｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇａｓｉｎｓｕｌａｔｅｄｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ（ＧＩＳ）ｈａｓｅｘｐｅｎｄｅｄｙｅａｒｂｙｙｅａｒ，Ｈａｒｍｏｆｔｈｅｖｅｒｙｆａｓｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｖｏｌｔａｇｅｓ（ＶＦＴＯ）ｃａｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｓｗｉｔｃｈｅｓ（ＤＳ）ｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｍｏｒｅｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｆｅｒｓｔｏ７５０ｋＶＧＩＳｏｆＧｕａｎｔｉｎｇｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｉｎｎｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｐｒｏｇｒａｍ（ＥＭＴＰ），ｔｈｅＶＦＴＯｕｎｄｅｒ４０ｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｗａｓｓｉｍｕｌａｔ－ｅｄａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｄｅｌｓｏｆＤＳ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｏｐｅｎｉｎｇａｎｄｃｌｏｓｉｎｇｒｅｓｉｓｔｏｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆＤＳｗｉｔｈｏｕｔｒｅｓｉｓｔｏｒ，ｔｈｅａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｓｔｅｅｐｎｅｓｓｏｆＶＦＴＯｄｅ－ｃｒｅａｓｅｄｂｙ５０％ａｎｄ１４％．Ｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｗｉｔｈｖｏｌｔａｇｅａｂｏｖｅ１ｋＶｒｅｄｕｃｅｄｔｏ１０％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＩＳ；ＶＦＴＯ；ＤＳ；ｏｐｅｎｉｎｇａｎｄｃｌｏｓｉｎｇｒｅｓｉｓｔｏｒ!"・・穿、多次重燃产生的ＶＦＴＯ危害极大。
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１ ） Ｇ Ｉ Ｓ中 的绝 缘介 质 Ｓ Ｆ ６ 气 体 的电子 雪崩 临界值 是 空气 的 ３ ． ７ 倍． 为８ ９ ｘ ｌ Ｏ ４ ｋ Ｖ ／ （ ｍ ． Ｍ Ｐ ａ ） 当电压上升的速率大于或等于 Ｓ Ｆ ６ 气体的 电子雪崩 临界值 时就会 出现预击穿或者重击穿 ． 一般 ＧＩ Ｓ中的 Ｓ Ｆ ６气 体 的压力在 ０ ． ３ — ０ ． ４ ＭＰ ａ之间 ．因此其绝缘恢复强度要 比常压下空气 高 出几 十倍 ． 而且有很 高的幅值
１ ． ３ ＶＦ ｒ ｏ 的 产 生 机 理
和 电压互感器 内部的杂散电容传人到与其相连的二次电缆 ． 进而影响 到一次 回路 内的设备 ： 其二是经过接地网从而进入到二次电缆 的屏蔽 层， 进而影响到电缆芯线 。由此可 见 ， Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ 会 使得 Ｇ Ｉ Ｓ的二次 电缆处 于严重 的电磁干扰环境 中． 极易对 Ｇ Ｉ Ｓ的控制与保护设备的正常运行 造成影响 。而随着微机化 、 数字化 以及智能化设 备在二次 回路 中的应 用， 其受 到电磁于扰影响 的概率 大为提高 ． 出现事故 的可 能性 也大大 增加 了。 ２ ＿ ３ 变压器受到 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ的影响是最大 的． 在Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ以行波方式经过母 线传播到套管时 ，其 中一部分将耦台到架空进线上并沿线继续传播 ． 从而对外接设备 的绝缘造成威胁 ＶＦ Ｔ Ｏ陡波 的波头将会造成变压器 绕组上 的极不均匀的匝间 电压分布 ． 有根大的危害 其所含 的谐波会 引起谐振从而产生很高幅值的高频谐振过电压 ． 对匝间以及铁芯与绕 组 的绝缘造成破坏 。例如我国某核电站的超 高压 ５ ０ ０ ｋ Ｖ ＧＩ Ｓ曾两次发 生Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ造成 主变压器线饼烧损和绝缘损坏 的严重事故 ． 危害极大
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
科 技 视 界
科技・ 探索・ 争鸣
超 高 压Ｇ Ｉ Ｓ 中 速 暂 态 过电 压产 生 机 理 及 其防 治
李 亚 （ 辽 宁大唐 国 际锦 州热 电有 限责 任公 司 ， 辽宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ ０ ）
【 关键词 】 超 高压 ； Ｇ Ｉ Ｓ ； 快速暂 态过 电压 ； 抑制
１ 快 速 暂 态 过 电压 及 形 成 机 理
１ ． １ ＶＦ Ｔ Ｏ 的 产生
在Ｇ Ｉ Ｓ断路器 的作用是用于合 闸即正常 的合闸 以及 自动重合 闸 在合 闸空载线路 时 ． 就会产 生 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ中． 由于在重合 闸以前线路 上已 经存 在残余 电荷 ．因此重合 闸的 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ是合 闸过 电压 中较严重 的情 况 过 电压 的倍数会 受到残余 电荷 的影 响 在隔离开关进行操作时所 产生 的 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ以及其在 Ｇ Ｉ Ｓ母线 上往 返折射 和反 射所形 成 的 ＶＦ Ｔ Ｏ 具有 幅值高 和上升对 间极 短 的特 点 一般情 况下 ．其 幅值为 １ ． ５— ２ ． Ｏ ｐ ｕ 。最 高则 可 以达 到 ２ ． ５ ｐ ｕ： 上升 时间为 ２ － ２ ０ ｎ ｓ ： 基本 振荡频 率在 ５ — １ ０ ＭＨｚ 之间 ． 但其高频分 量则 可以达到 １ ０ ０ ＭＨｚ 这种形式 的过电 压是 ＶＦ Ｔ Ｏ最 为主要 的形式 同时造 成的危 害也最 大 １ ． ２ ＶＦ Ｔ Ｏ的分类 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ按 照传播 路径可以分为内部暂 态和外部 暂态 两种类 型 其 中内部暂态是在 Ｇ Ｉ Ｓ内部传播 ． 于Ｇ Ｉ Ｓ内部所形成 的暂 态过程 ． 其 过 电压作用 于 ＧＩ Ｓ的壳体和 内部导体之间 ． 对Ｇ Ｉ Ｓ内部绝缘 造成 极大威 胁． 主要包括断路器操作时所 引起 的瞬态恢复过 电压隔离 开关 操作产 生 的快速 暂态过 电压 ． 外部暂态 是在 Ｇ Ｉ Ｓ外部传 播和辐射 ． 由Ｇ Ｉ Ｓ内 部暂态过 电压波传递到 Ｇ Ｉ Ｓ外部所引起 的． 主要包 括了对于 Ｇ Ｉ Ｓ外一 次设 备造 成威胁的暂态 过电压 、 使得 Ｇ Ｉ Ｓ 壳体 电位 升高的 ． 外壳 暂态 过 电压 以及对敏感 的二次设备造成损害 的向外辐射 的电磁波 等 在超 高压 网架方面 ， 高压 电缆长度 、 断路器断 口的均压 电容 、 Ｓ Ｆ ６ 母 线 的长 度及 奇波 阻抗 、套 管等 效 电容变压 器入 口电容 等都会 对 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ的特性 造成影 响 其中 ． 高压电缆长度对于 Ｇ Ｉ Ｓ 外部暂态 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ 的幅值影 响最大其 衰减过程在长 电缆线路 中会得到加速 ． 陡度也会受 到 限制 ， 传递到 主变处 的振荡频谱也会 随之 降低 。相比之下 ． Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ幅 值 收到套管等效 电容 的影 响则不 大 在电容值增大的过程中 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ的 幅值变化不 大只是 略有上 升。 而在高压电缆长度 以及母线残余 电荷等 不变 的条件下 ．主变端部 的 ＶＦ Ｔ Ｏ Ｔ Ｏ幅值会 随着 电压等级 的提 高以 及 主变端 口等效 电容 的增 大而 略有下 降 ． 但Ｇ Ｉ Ｓ内部其他 节点的过电 压 幅值则基本不受影 响
【 摘 要】 本 文首先从 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ产生及 其产生机 理等两 个方面介绍 了超高压 Ｇ Ｉ Ｓ中的快速 暂态过 电压 ， 随后 对快速暂态过电压的危 害进行 了 归纳与总结。进 而提 出了 ＶＦ Ｔ Ｏ抑制措施 ， 对于超 高压 ＧＩ Ｓ中的快速暂 态过 电压抑制有很好 的指导 意义。
３ Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ 的 防 治
对于超 高压 以及特 高压 Ｇ Ｉ Ｓ中的快速 暂态过 电压 主要的防治技 术有 ： ３ ． １ 采用快速动作的隔离开关 从上文分析 的 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ产 生 机 理 可 以 看 出 ． 缩 短 隔 离 开 关 的切 合 时 间能够 有效地减 小重击穿 的次数 、 缩短燃弧 时间 ． 从而 降低 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ出 现 的几率 。此外 ， 还能使最高过 电压的倍数在一定程度上得到降低。 ３ － ２ 并 联 合 闸 电阻