GIS中快速暂态过电压的研究
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摘 要 ： 阐述 了气体 绝 缘 开 关装 置 （ Ｉ ） Ｇ Ｓ 中隔 离 开 关操 作 所 产 生 的 特 快 速 瞬 变 过 程 （ 可 ）分 析 了快 速 暂 态 过 电 压 Ⅵ ，
（ 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
Ｉ
Ｇ Ｓ 的行波 Ｉ内
’
Ｇ Ｓ 的 行波 Ｉ外
ｌ
存 在 母 线导 管上 的 Ｖ Ｔ １ ＧＩ 壳 体 的暂 态壳 体 电位Ｔ Ｖ ＦＯ ） Ｓ Ｅ 波头 ｔ － ０ｎ ． ＝３ ２ Ｓ 幅值 “ ≤ ３０ ． 一 ．ｐＵ ２ Ｇ Ｓ 围的 空 间暂 态 电磁场 Ｔ ＭＦ ）Ｉ周 Ｅ 频率 Ｅ＝ｌ ｌ Ｖ ／ ０ｋ ｍ
以前 ， 线路 上存 在残 余 电荷 ， 它将 影 响过 电压 的倍 数 ． 利用 断路 器切 除空 载变 压 器 、 联 电抗器 及 电动 机 等 并
都是 常见 的操 作方式 ， 们属 于分 断小 电流情 况 ， 可 它 也 以产 生 Ｖ ＴＯ． Ｆ Ｆ Ｖ ＴＯ 的幅值与 断路 器的 截流值 有关 ，
～
有截 波特 征 的过 电压 对 ＧＩ 备 的母 线支 撑 件 、 管 Ｓ设 套
以及二次设 备 的绝缘 都 有 很大 的危 害 ， 年来 已经 引 近 起 电力 系统 和 电力 装备 专 家 和 学者 的高 度 重视 ＿ Ｊ ｌ ． 快速暂 态过 电压浸 入 到 电力 变 压 器 中， 方 面形 成 沿 一 绕组或 导体 极不均 匀 的 电压分 布 ， 一 方 面 可能 在 绕 另 组 内形 成 电磁振荡 ． 因此 快 速暂 态过 电压 下变 压 器 绕 组 的电压分 布对变 压器 的绝缘 分析 和设计 有着 重要 的
意义 ［ ．
频率 ｆ＝１ ５ － ０ＭＨｚ
３ 特 快 速瞬 态 过 电压 Ｖ Ｔ ） ＦＯ
ｌ
雹害ＧＩ绝 缘 ， 可能 使套 管 或 ｓ 危 害 二次 设 备及 相邻 的设备 成
弱 电监 控 设备 的正常 逻 辑功 能 ，造
正是 ＧＳ运行 电压等级和 Ｓ ６气压 的提高 ， Ｉ Ｆ 使得隔
离开关 （ Ｓ 、 Ｄ ）接地 开关 （ Ｓ 和 断路 器（ Ｃ ） Ｅ） Ｇ Ｂ 的操作 和其 他原因的 Ｇ 动作而 引起 的快速暂 态过 程将 更 为明显 和严重 ， 并可能 引起若 干不 良影响 ， 图 １ 示 ． 如 所
ｖ０ ． １ ４ Ｎｏ． １
Ｊｎ． ２ ０ ａ ０８
ＧＩ Ｓ中快 速 暂态 过 电压 的研 究
高有华 孙 ， 彤 ， 力 ， 一申 梁 秦。
（． １ 沈阳工业大学， 沈阳 １０ ； ． １０ ２ 沈阳职业技术学院 汽车分院， 阳 １０ １ ； ． 沈 １０ ５ ３ 本溪供 电公 司， 辽宁 本 溪 １７０ ） １００
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第 ４卷 第 １期
２０ ０８年 １月
沈阳 工程 学院 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｈｎ ａ ｇＩｓｉ ｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎａｕａ Ｓ ｉ ｃ） ｏ ｒａ ｏ ｅ ｙ ｎ ｎｔ ｕｅ ｆ ｇｎｅｉ （ ｔｒｌ ｃ ｎｅ Ｓ ｔ Ｅ ｎ ｅ
中的隔 离开关 在分 合空母 线时 ， 由于触头运 动速 度慢 ， 开关 本身 的灭 弧性 能差 ， 触 头 间 隙 间会 发 生 多 次重 故 燃， 引起 高频振 荡而 形 成上 升 时 间极 短 的快 速 的特 暂 态过 电压 ＶＦ Ｏ． 种 不 同于 冲 击 电压 和 雷 电波 的具 Ｔ 这
１ 快 速 暂 态 过 电压及 形成 机 理
１ １ Ｖ ｒ 的产 生 ． ＹＯ
其他条件相同， 截流值愈大， 过电压 的幅值愈大， 变压 器 的参数 对过 电压 的幅值 也有 一定 的影 响 ．
收 稿 日期 ： ０ ７ ６ ９ ２ ０ —０ —１
基 金 项 目 ： 阳市 科 技 局 基金 资 助 项 目 （ ．０ ３ ８ 沈 Ｎｏ １６ ２ ６—１ ０ —０ ）
图 １ 快 速 暂 态 过 程 引 起 的 危 害
断 路 器 在合 闸空 载 线 路 时 会 产 生快 速暂 态 过 电 压． 断路器 在 ＧＩ Ｓ中通 常 执 行 正 常 的合 闸 任 务 ， 即正 常合 闸 和 自动 重合 闸 ． 由于初始 条件 的差 别 ， 重合 闸的 ＶＦ Ｏ是合 闸 过 电压 中较 严 重 的情 况 ． 为在 重 合 闸 Ｔ 因
（ 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
Ｉ
Ｇ Ｓ 的行波 Ｉ内
’
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存 在 母 线导 管上 的 Ｖ Ｔ １ ＧＩ 壳 体 的暂 态壳 体 电位Ｔ Ｖ ＦＯ ） Ｓ Ｅ 波头 ｔ － ０ｎ ． ＝３ ２ Ｓ 幅值 “ ≤ ３０ ． 一 ．ｐＵ ２ Ｇ Ｓ 围的 空 间暂 态 电磁场 Ｔ ＭＦ ）Ｉ周 Ｅ 频率 Ｅ＝ｌ ｌ Ｖ ／ ０ｋ ｍ
以前 ， 线路 上存 在残 余 电荷 ， 它将 影 响过 电压 的倍 数 ． 利用 断路 器切 除空 载变 压 器 、 联 电抗器 及 电动 机 等 并
都是 常见 的操 作方式 ， 们属 于分 断小 电流情 况 ， 可 它 也 以产 生 Ｖ ＴＯ． Ｆ Ｆ Ｖ ＴＯ 的幅值与 断路 器的 截流值 有关 ，
～
有截 波特 征 的过 电压 对 ＧＩ 备 的母 线支 撑 件 、 管 Ｓ设 套
以及二次设 备 的绝缘 都 有 很大 的危 害 ， 年来 已经 引 近 起 电力 系统 和 电力 装备 专 家 和 学者 的高 度 重视 ＿ Ｊ ｌ ． 快速暂 态过 电压浸 入 到 电力 变 压 器 中， 方 面形 成 沿 一 绕组或 导体 极不均 匀 的 电压分 布 ， 一 方 面 可能 在 绕 另 组 内形 成 电磁振荡 ． 因此 快 速暂 态过 电压 下变 压 器 绕 组 的电压分 布对变 压器 的绝缘 分析 和设计 有着 重要 的
意义 ［ ．
频率 ｆ＝１ ５ － ０ＭＨｚ
３ 特 快 速瞬 态 过 电压 Ｖ Ｔ ） ＦＯ
ｌ
雹害ＧＩ绝 缘 ， 可能 使套 管 或 ｓ 危 害 二次 设 备及 相邻 的设备 成
弱 电监 控 设备 的正常 逻 辑功 能 ，造
正是 ＧＳ运行 电压等级和 Ｓ ６气压 的提高 ， Ｉ Ｆ 使得隔
离开关 （ Ｓ 、 Ｄ ）接地 开关 （ Ｓ 和 断路 器（ Ｃ ） Ｅ） Ｇ Ｂ 的操作 和其 他原因的 Ｇ 动作而 引起 的快速暂 态过 程将 更 为明显 和严重 ， 并可能 引起若 干不 良影响 ， 图 １ 示 ． 如 所
ｖ０ ． １ ４ Ｎｏ． １
Ｊｎ． ２ ０ ａ ０８
ＧＩ Ｓ中快 速 暂态 过 电压 的研 究
高有华 孙 ， 彤 ， 力 ， 一申 梁 秦。
（． １ 沈阳工业大学， 沈阳 １０ ； ． １０ ２ 沈阳职业技术学院 汽车分院， 阳 １０ １ ； ． 沈 １０ ５ ３ 本溪供 电公 司， 辽宁 本 溪 １７０ ） １００
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第 ４卷 第 １期
２０ ０８年 １月
沈阳 工程 学院 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ｈｎ ａ ｇＩｓｉ ｔ ｏ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｎａｕａ Ｓ ｉ ｃ） ｏ ｒａ ｏ ｅ ｙ ｎ ｎｔ ｕｅ ｆ ｇｎｅｉ （ ｔｒｌ ｃ ｎｅ Ｓ ｔ Ｅ ｎ ｅ
中的隔 离开关 在分 合空母 线时 ， 由于触头运 动速 度慢 ， 开关 本身 的灭 弧性 能差 ， 触 头 间 隙 间会 发 生 多 次重 故 燃， 引起 高频振 荡而 形 成上 升 时 间极 短 的快 速 的特 暂 态过 电压 ＶＦ Ｏ． 种 不 同于 冲 击 电压 和 雷 电波 的具 Ｔ 这
１ 快 速 暂 态 过 电压及 形成 机 理
１ １ Ｖ ｒ 的产 生 ． ＹＯ
其他条件相同， 截流值愈大， 过电压 的幅值愈大， 变压 器 的参数 对过 电压 的幅值 也有 一定 的影 响 ．
收 稿 日期 ： ０ ７ ６ ９ ２ ０ —０ —１
基 金 项 目 ： 阳市 科 技 局 基金 资 助 项 目 （ ．０ ３ ８ 沈 Ｎｏ １６ ２ ６—１ ０ —０ ）
图 １ 快 速 暂 态 过 程 引 起 的 危 害
断 路 器 在合 闸空 载 线 路 时 会 产 生快 速暂 态 过 电 压． 断路器 在 ＧＩ Ｓ中通 常 执 行 正 常 的合 闸 任 务 ， 即正 常合 闸 和 自动 重合 闸 ． 由于初始 条件 的差 别 ， 重合 闸的 ＶＦ Ｏ是合 闸 过 电压 中较 严 重 的情 况 ． 为在 重 合 闸 Ｔ 因
