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1、哈尔滨理工大学学士学位论文GIS中快速暂态过电压的影响因素摘要GIS(Gas Insulated Switchgear)就是气体绝缘全封闭组合电器，是高压配电装置的一种形式。由于GIS具有结构紧凑、占地面积小、运行可靠、维修方便且周期长、与周围环境隔绝等优点，近年来得到广泛应用。但随着GIS的不断发展，GIS在运行操作过程中产生的快速暂态过电压(VFTO)对设备本身以及相邻设备的影响受到了越来越多的关注。GIS中的VFTO是由于GIS 内开关操作（隔离开关、断路器、负载开关和接地开关）或GIS 内部放电引起的快速暂态过电压。GIS 中的VFTO 主要由隔离开关的操作引起。GIS隔离开关由于分合
2、速度慢、灭弧能力差等原因，在分合闸操作过程中，动、静触头很容易出现多次燃熄现象，很容易引起快速暂态过电压。快速暂态过电压由于幅值较高、陡度大、频带宽的对GIS设备的绝缘支撑件、套管以及传播到外部对GIS所连的二次设备都有很大的危害。为了提高GIS的可靠性，减少GIS故障，针对VFTO的影响因素及抑制措施，国内外对VFTO已经作了大量研究。本文主要对GIS的特点，VFTO国内外研究现状，VFTO的特点、产生原因和危害，影响VFTO的主要因素和对VFTO抑制的主要措施进行阐述。关键词:气体绝缘全封闭组合电器（GIS）；快速暂态过电压(VFTO)；影响因素； 抑制Influence Factors
3、on VFTO in GISAbstractGIS (Gas Insulated Switchgear) which is gas insulation metal closes switch equipment, is one kind form of high-voltage power distribution device. Because of so many advantages such as compact structure, small area, reliable operation, repair easy and long cycle, with the surrou
4、nding environment isolated etc, it is that GIS is putting in use broadly in recent years. But with the development of GIS, GIS in the operation process resulting in very fast transient overvoltage (VFTO) on the device itself and the influence of adjacent devices has attracted more and more attention
5、. VFTO of GIS that is produced by switch (disconnector, circuit breaker, load switch, ground switch) operation in GIS or internal discharge in GIS. VFTO of GIS is mainly caused by disconnector operation. In the opening closing minutes during operation, because of disconnector in GIS due to slow spee
6、d, quenching capacity and other reasons, dynamic, static contact is easy to appear multiple times ignition quenching phenomenon, it is easy to cause fast transient overvoltage. Fast transient overvoltage because of high amplitude, big gradient, wide frequency band badly endangers GIS equipment insul
7、ated bolster, bushing, and transmitted to the external GIS attached the second apparatus great harm. In order to improve the reliability of GIS, decrease of GIS in VFTO fault, influence factors and controlling measures, both at home and abroad researcher have done much research on VFTO. This paper f
8、ocuses on the characteristics of GIS, VFTO research status at home and abroad, the characteristics of VFTO, the cause and hazard, the major influence factors of VFTO and VFTO inhibition on the main measures were reviewed. Keywords: GIS(Gas Insulated Switchgear); influence factors; VFTO(very fast tra
9、nsient overvoltage); suppression 不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 GIS中VFTO的研究背景21.2.1 实验室实验31.2.2 现场实测41.2.3 影响因素41.3 本文主要内容4第2章 快速暂态过电压的产生及其特性52.1 快速暂态过电压(VFTO)的形成和传播52.1.1 VFTO的形成机理52.1.2 VFTO 的传播72.2 GIS中特快速暂态现象的特点和分类82.2.1 GIS中特快速暂态过程的特点82.2.2 GIS中的特快速暂态现象的分类92.3 本章小结11
10、第3章 快速暂态过电压的危害123.1 VFTO作用下绝缘损坏的原因123.2 VFTO过电压产生的危害133.2.1 内部VFTO对GIS装置内部绝缘的危害143.2.2 外部VFTO对GIS装置外部电气设备绝缘的危害143.2.3 VFTO对二次设备的危害163.2.4 VFTO的累积效应163.3 本章小结16第4章 影响VFTO的因素174.1 残余电荷电压的影响174.2 熄弧时间的影响204.3 GIS支路长度的影响204.4 弧道电阻的影响214.5 变压器入口电容的影响214.6 支撑绝缘子等值电容的影响234.7 隔离开关合分闸速度的影响244.8 变压器进出线长度的影响24
11、4.9 绝缘气体组分的影响244.10 接点位置的影响244.11 高压电缆长度的影响254.12 本章小结25第5章 VFTO抑制方法265.1 隔离开关装设并联电阻265.2 主变压器入口处加装并联电容器305.3 加装MOA避雷器315.4 加装R-C滤波器345.5 加装铁氧体磁环355.6 采用架空线连接主变和GIS套管375.7 其他措施375.8 本章小结37结论38致谢41参考文献42附录46 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行- IV -第1章 绪论1.1 课题背
12、景随着现代社会的飞速发展，经济的增长对能源的需求也愈来愈大，特别是电力资源，电力建设的规模也逐渐变大，电力建设对资源的消耗也愈来愈大，为了既满足经济对能源的需求，又能够节约现有的有限资源，合理的建设设计电力设施、设备就显得尤为重要了。其中SF6气体绝缘全封闭组合电器（Gas Insulated Switchgear,即GIS）就是一个很典型的例子，GIS就是气体绝缘金属封闭开关设备，它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等，经优化设计有机地组合成一个整体，并封闭于金属壳内，充SF6气体作为灭弧和绝缘介质
13、组成的封闭组合电器。它与传统的空气绝缘变电站(AIS)相比，除了变压器、架空线以外，其他的所有电器设备都已密封在金属外壳中，并且以绝缘和灭弧性能良好的SF6为介质。因为GIS具有占地面积小，可靠性高，安全性强，环境影响小，安装方便，维护工作量很小等优点，使得高压、超高压输变电直接进入市区成为可能，近年在世界各地的应用越来越广泛。目前，世界上GIS电压等级已经达到1100kV，我国电力系统中，GIS电站在110kV、220kV、500kV等电压等级被广泛的使用，我国最高运行电压为750kV。尤其是举世瞩目的三峡水电厂等，在我国高压示范线路中使用了GIS设备。随着GIS额定电压等级的提高，GIS的
14、不断完善和电力系统发展的需要，土地资源、环境保护和人才费用的上扬，其应用优势更趋于明显，GIS的发展更加可观。GIS正在朝共筒化、复合化、小型化、智能化、超高压大容量化方向发展。在GIS中，由于断路器、隔离开关、以及接地开关操作或带电线路对地闪络，甚至雷电波的入侵，都可能会在GIS内部产生一个上升速度极快（一般为几到几十纳秒）的雷电陡波，这个电压陡波沿着GIS管道传播，遇到波阻抗发生改变就会发生反射和折射，所有在GIS中产生的多次发射和折射的各行波分量叠加在一起，导致高频振荡，就会形成波头很陡、频率高达几到几十兆赫兹数量级的过电压，该过电压称为快速暂态过电压(VFTO，Very Fast Tr
15、ansient Overvoltage)。大多数情况下很高过电压峰值在1.52.5p.u. 。研究表明，GIS变电所隔离开关开合短线时可能产生高达3 p.u.的左右VFTO，对GIS本体绝缘和二次设备可能构成危害1。VFTO的波形中有多个振荡频率，若VFTO含有的振荡频率位于变压器的某些频率的谐振点，还可能产生谐振荡电源,对设备影响极大。VFTO幅值较高、陡度大，频带宽，由数百千赫兹到高达200MHz，对GIS本身及周围的其他设备都构成极大的危害2。因此抑制VFTO对电力设各正常运行显得特别重要3。国内外已经运行的GIS电站中，就曾出现VFTO损坏电站设备的严重事故，仅500kV GIS变电站就有4：(1) 亚湾核电站两台400kV/500kV、900MVA的联络变压器，分别在调试期间和投入运行一年后在隔离开关的操作过程中发生了绝缘击穿，造成变压器最后烧毁的事故。导致变压器烧毁的原因是隔离开关操作向母线充电，在GIS内部产生了特快速暂态传输电压。VFTO从线圈端头注入线圈后，在线圈内部电压分布严重不均，导致匝间绝缘击穿。(2) 华东天荒坪抽水蓄能电厂的500kV GIS，曾出现由于例行操作而造成变压器保护用氧化锌避雷器频繁动作的现象，也认定是快速暂态过电压引起。广东抽水蓄能电厂、四川二滩水电厂等拥有500kV GIS的单位都有快速暂态过电压引起保护用氧化锌避雷器计数器频
