特快速暂态过电压特性分析及其数值仿真研究

发布时间：2017-08-24 02:16

  本文关键词：特快速暂态过电压特性分析及其数值仿真研究

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【摘要】：超高压和特高压输电技术的发展,使得各级变电站广泛使用全封闭气体绝缘变电站(GIS, Gas Insulated Switchgear)设备。全封闭气体绝缘变电站(GIS)中的隔离开关在例行操作过程中会产生一种的特快速暂态过电压(VFTO, Very Fast Transient Overvoltage),它具有幅值大、频率高、波前时间短等特点。它容易引起一系列的电气绝缘击穿和电磁干扰等事故,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。实际运行发现,特快速暂态过电压对420kV及以上电压等级的GIS变电站造成严重危害。因此,非常有必要对超高压和特高压输电系统GIS中特快速暂态过电压展开研究。本文主要研究特快速暂态过电压是如何产生的以及特快速暂态过电压幅值、陡度和频率等特征值。重点研究残余电荷、变压器影响因素,包括入口电容、电压的上升时间、GIS的支路长度和开关弧道电阻。进而找寻有效的特快速暂态过电压的防护方法。并利用ATP-EMTP电磁暂态程序仿真特快速暂态过电压产生的波形,对波形分析研究。再用ATP-EMTP程序仿真出加防护措施后的特快速暂态过电压波形,分别进行分析比较,对比后找出有效的防护措施。从而有效的降低GIS中特快速暂态过电压的危害性。本文选取1000kV特高压输电系统GIS中产生的特快速暂态过电压,对其进行EMTP仿真研究,并重点研究特快速暂态过电压的危害性。从而根据数值仿真结果提出加500Ω合闸电阻、安装金属氧化物避雷器、加铁氧体磁环等有效的防护措施。对于未来GIS及相关设备绝缘水平设计和电力系统安全、经济的可靠运行具有重要意义。
【关键词】：GIS变电站 VFTO 隔离开关 ATP-EMTP 防护措施
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63
【目录】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 概述10
• 1.2 国内外特快速暂态过电压的研究现状10-12
• 1.3 特快速暂态过电压的研究意义12-13
• 1.4 本文研究内容13-15
• 第二章 GIS中的特快速暂态过电压15-26
• 2.1 特快速暂态过电压的产生机理15-16
• 2.2 特快速暂态过电压的特性16-18
• 2.2.1 特快速暂态过电压的幅值特性16-17
• 2.2.2 特快速暂态过电压的陡度特性17-18
• 2.2.3 特快速暂态过电压的频率特性18
• 2.3 特快速暂态过电压的影响因素18-21
• 2.3.1 残余电荷18-19
• 2.3.2 变压器的入口电容19
• 2.3.3 GIS的支路长度19-20
• 2.3.4 电压的上升时间20
• 2.3.5 隔离开关弧道电阻20-21
• 2.3.6 其他因素的影响21
• 2.4 特快速暂态过电压的抑制措施21-25
• 2.4.1 快速动作隔离开关21
• 2.4.2 加装合闸电阻21-22
• 2.4.3 安装金属氧化物避雷器22-23
• 2.4.4 铁氧体磁环23
• 2.4.5 加装R-C滤波器23-24
• 2.4.6 耦合电容器24
• 2.4.7 其他防护措施24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 特高压GIS中VFTO的EMTP仿真研究26-35
• 3.1 电磁暂态计算常用的系统模型26-28
• 3.1.1 架空线路和电缆26-27
• 3.1.2 变压器27
• 3.1.3 断路器和隔离开关27-28
• 3.2 ATP-EMTP电磁暂态计算程序简介28-30
• 3.2.1 EMTP简介28-29
• 3.2.2 ATPDraw简介29-30
• 3.3 1000kV特高压变电站仿真建模及分析30-34
• 3.3.1 ATPDraw程序中的仿真模型30-32
• 3.3.2 GIS变电站主要设备上的仿真波形32-33
• 3.3.3 GIS主要设备上VFTO的幅值分析33-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 特高压GIS中VFTO的影响因素仿真研究35-48
• 4.1 残余电荷对VFTO的影响仿真分析35-38
• 4.1.1 有残余电荷时的仿真波形35-37
• 4.1.2 残余电荷下的VFTO最大值分析37-38
• 4.2 入口电容对VFTO的影响仿真分析38-40
• 4.2.1 入口电容增加5000pF时的仿真波形38-39
• 4.2.2 当入口电容增加时VFTO的幅值分析39-40
• 4.3 GIS支路长度对VFTO的影响仿真分析40-43
• 4.3.1 不同支路长度增加对VFTO幅值的影响40-41
• 4.3.2 长度增加60m时的仿真波形41-42
• 4.3.3 增加支路长度时VFTO的幅值分析42-43
• 4.4 开关弧道电阻对VFTO的影响43-46
• 4.4.1 时变电阻模型的仿真波形44-46
• 4.4.2 不同隔离开关模型VFTO的幅值分析46
• 4.5 本章小结46-48
• 第五章 特高压GIS中VFTO的抑制措施仿真研究48-69
• 5.1 加装合闸电阻48-53
• 5.1.1 不同时间投入合闸电阻时VFTO的幅值48-49
• 5.1.2 投入合闸电阻后的仿真波形49-52
• 5.1.3 投入合闸电阻后VFTO的幅值分析52-53
• 5.2 安装金属氧化物避雷器53-56
• 5.2.1 安装避雷器后VFTO的仿真波形54-55
• 5.2.2 安装避雷器后VFTO的幅值分析55-56
• 5.3 加装铁氧体磁环56-59
• 5.3.1 加装铁氧体磁环后VFTO的仿真波形56-58
• 5.3.2 加装铁氧体磁环后VFTO的幅值分析58-59
• 5.4 加装R-C滤波器59-61
• 5.4.1 加装R-C滤波器后的仿真波形59-61
• 5.4.2 加装R-C滤波器后VFTO的幅值分析61
• 5.5 加装阻波器61-65
• 5.5.1 加装阻波器后的仿真波形62-63
• 5.5.2 加装阻波器后VFTO的幅值分析63-64
• 5.5.3 加装阻波器后阻波器上的仿真波形64-65
• 5.6 简化接线65-66
• 5.6.1 简化接线后的仿真波形65-66
• 5.6.2 简化接线后VFTO的幅值分析66
• 5.7 VFTO的主要防护措施分析66-68
• 5.8 本章小结68-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 参考文献71-74
• 致谢74-75
• 附件75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 傅铁军;王寿民;辛朝辉;项阳;王赞基;孙勇;陈香辉;;超高压GIS系统操作引起特快速暂态过电压VFTO对变压器影响的研究[J];变压器;2009年08期

2 刘青;张玉峰;施围;;800kV GIS中变压器的VFTO防护的研究[J];高压电器;2007年02期

3 邹建华,康宁,李成,王宏;快速暂态过电压的形成机制与抑制方法[J];西安交通大学学报;2005年04期

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本文编号：728633