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封闭式组合电器隔离开关产生的过电压

  
评论: 更新日期:2011年04月11日


  
  3 计算模型的确定
  3.1计算模型
  研究表明利用计算机进行模拟计算是比较有效的[8],只是在计算前必须根据自己产品的特点,试验回路或变电站的具体情况,对模量损耗电阻、接地电阻等计算参数进行一定的假设,并且通过计算和实测来校正这些假设,最终才能达到比较准确的计算。
  EMTP程序包含有对有耦合的平行多导体系统暂态过程的计算,它采用相模变换方法,把有耦合的各平行导体相量上的传输参数变换成无耦合的各模量上的传输参数,据此利用Bergeron法求出模量上的暂态过程解,再反变换求出相量上的暂态过程解。
  利用EMTP程序进行计算时,必须输入模量参数。本文使用电缆/GIS参数计算程序及EMTP程序对国外某公司试品进行了模拟计算,并与其实测结果进行了对比。
  通过对比计算可以得出结论:利用GIS参数计算程序得出的衰减电阻太小,可能是因为VFFT过程十分复杂,只通过简单的理论计算很难真实地反映GIS中的各种损耗。所以需要通过试验和计算的对比来调整参数的设置,才能使计算比较真实。本文采用了加大衰减电阻的方法使计算波形与实测波形从整体上看比较相似。
  
  3.2模拟计算与试验结果的对比
  此次试验(方式1)的典型关合示波图见图3、图4。图3中1号线为负荷侧VFFO波形,2号线为电源侧VFFO波形,图4为隔离开关关合全过程示波图。其中1号线为电源侧电压Vs,2号线为负荷侧电压V1。
  需要说明的是图4中负荷侧电压(2号线)在隔离开关熄弧后并没有保持一条直线,这是由于测量系统的输入阻抗造成的衰减。
  图5是经过多次调整后模拟计算的负荷侧VFFO波形,与图3的实测结果(1号线)从整体上看比较相似。计算过电压为2.34p.u.,比实测最大过电压小3%。
  
  4 多次重燃的研究
  对隔离开关开合全过程进行重燃计算需要知道隔离开关断口的击穿特性,但这种数据以前是没有的。本文在被试隔离开关上进行了一系列试验,并将隔离开关的分合闸特性也考虑了进去,也力图比较真实地反应出开合重燃的全过程。
  在将击穿电压与分合时间的关系转换为EMTP的输入数据后对隔离开关3种试验方式的重燃过程进行了计算。
  综合计算数据发现:对于合闸,方式1的过电压最高;而分闸方式2是非常苛刻的;无论是合闸还是分闸,方式3产生的过电压都是最低的,因此方式3并不是考核隔离开关产生的过电压,只是为了考核隔离开关开合电容电流的能力。在表1中也可以看到,标准规定的方式3试验电压并未乘以1.1也是这个原因。
  另外计算发现,方式2中分闸的最后阶段断口两侧的电位差(并非对地过电压)非常高,在一个算例中达到了3.0p.u.(494×3=1482kV),而且理论上可能会更高。因此,隔离开关断口的绝缘耐受强度必须足够大才能完成方式2的开断。
  另外通过模拟发现,在方式2的试验中,如果在刚刚进行完开断操作而且短母线上残留有电荷,再马上关合隔离开关,这时将是十分危险的。因为如果关合相位正好是工频电压的峰值,产生的暂态过电压将非常高。对这种情况进行了模拟,在这一计算例中产生的暂态电压峰值为2.32p.u.(还有可能更高)。
  可以看到,隔离开关产生的过电压值比标准雷电冲击电压耐受水平低,但是由于其上升率比较高,在实际运行时还是应该尽量避免产生高的VFFO。如果有接地开关,可以在关合隔离开关之前先用接地开关把短母线上面的电荷放掉,这样就可以把过电压控制在一定的范围内。

  5 结论
  本文在实际隔离开关上通过试验获得了隔离开关击穿电压与分合时间的关系特性,并以此为依据进行了隔离开关重燃的数值研究,这在国内尚属首次。这一特性的获得可以提高多次重燃模拟的准确性和可信度,它对推进隔离开关重燃的深入研究具有一定的意义。
  对GIS及隔离开关进行类似试验十分困难且具有很大的局限性,计算机可以比较好地对这一现象进行模拟计算。本文通过大量对比计算对GIS建立了计算模型,与实测结果对比表明计算的比较准确。
  计算表明,试验方式2是比较苛刻的,开断时对隔离开关断口考核很严,关合时可能产生比方式1关合时更高的过电压。

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