特快速暂态过电压仿真中关键问题研究

发布时间：2020-01-28 09:36

【摘要】：在特高压电网中,封闭式气体绝缘组合电器(GIS)中隔离开关操作产生的特快速暂态过电压(VFTO)会危及电气设备的绝缘安全。数值仿真是获得VFTO波形及研究其特性的重要方法,本文针对当前VFTO仿真分析中传输线残余电荷电压的处理,多次击穿全过程波形仿真和隔离开关电弧阻抗模型及参数选取等几个关键问题进行了深入地分析和研究。本文主要工作和研究成果如下： 1.提出了基于时域有限元的VFTO单次击穿波形仿真计算方法。与传统的EMTP仿真方法相比,该方法不但可以有效计及残余电荷电压在传输线上的分布特性,而且还可以计算沿传输线任意点的离散电压值和电流值。采用该方法和EMTP方法对VFTO单次击穿波形进行了仿真计算,通过对两种方法下VFTO的仿真结果进行对比分析,论证了本文方法的有效性及优势。 2.提出了用于VFTO多次击穿波形仿真分析的计算方法。该方法可以有效考虑隔离开关操作速度、空载母线残余电荷电压等对VFTO全过程多次击穿波形的影响。采用该方法对一种常见情况下的VFTO多次击穿波形进行了仿真计算,获得了击穿次数,击穿时刻等VFTO多次击穿波形特性。 3.对现有隔离开关电弧阻抗模型进行了对比分析,提取了击穿延时、燃弧电阻、熄弧阻抗模型、熄弧时间、电弧电感和断口电容等不便测量的关键电弧参数,为研究电弧阻抗模型和参数选取对VFTO仿真结果的影响规律奠定基础。 4.研究了隔离开关电弧阻抗模型及参数选取对VFTO仿真结果的影响规律。研究结果表明,击穿延时会影响VFTO的陡度,稳态燃弧电阻会影响VFTO的幅值,熄弧时间会影响VFTO的衰减速度,断口电容和燃弧电感会影响VFTO的最大幅值及波形走势。本文所做的课题获得了河北省自然科学基金(VFTO仿真用多次重燃GIS隔离开关电弧模型的研究E2012208006)的资助。
【图文】：

框图,框图,残余电荷,阻抗模型

本文结构框图

示意图,弧阻,示意图,燃弧

时一般在20ns左右。（2)稳态燃弧电阻，在稳态燃弧的阻值上有的变化范围。这些区别可以用示意图5-2近似表示。10, i i . . I n9 —指数衰减模型—Toepler校型8 —双曲线投型_7 6 -in ：i ：0 5 10 15 20 25 30T fuj/ns图5-2市穿弧阻模型的主要K别示意图Fig. 5-2 The main differences among breakdown models of arc resistance5.3.3分段思想的弧阻模型考虑到^u关电弧从击穿、燃弧到熄灭的全过程。后来，有学者在击穿弧阻模型的基础上，提出了分段思想的电弧模型。该模型把电弧从起弧到熄灭过程中电阻的变化分为三个阶段：预击穿阶段、电弧稳态燃弧阶段和熄弧阶段。预击穿阶段用指数衰减电阻模型[52]或双曲线的电弧电阻模型表示[53]，，燃弧阶段用于一定值电阻表示，熄弧阶段用Mayi■模型[52]*Schwarz模型表示。分段思想的电弧模型较为全面的考虑了电弧电阻的变化情况，因此具有很好的借鉴意义。分段思想的弧阻模型的媳弧阶段是在经典的黑盒模型的基础上推到获得，其参数的取值也借鉴了前人的研究成果。这类电弧模型是在能量平衡的基础上，将电弧当作一个圆柱形的气体通道
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM743

【参考文献】