CN102946094A - 一种变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法，该选择方法包括下述步骤：（1）建立变电站计算模型；（2）在0.5Ω~2Ω之间选取电弧弧道电阻；（3）对隔离开关操作方式进行计算；（4）确定操作引起特快速瞬态过电压VFTO值是否超过2087KV的隔离开关；（5）判断特快速瞬态过电压VFTO波形是否超过变压器和母线电压互感器PT的绕组类设备要求。该方法结合变电站设备实际布置建立准确度较高计算模型，充分考虑变电站各运行方式下出现的最大特快速瞬态过电压VFTO及其分布，有针对性的布置隔离开关并联电阻对特快速瞬态过电压VFTO进行抑制，并在特定绕组设备前利用其他方式对其进行过电压保护，以期达到兼顾安全性和经济性的目的。
Description
技术领域
本发明涉及输配电系统过电压防护技术，具体涉及一种变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法。
背景技术
特快速瞬态过电压VFTO具有幅值高、波前陡、频率高和多次连续脉冲的特点，对GIS及其连接的绕组类设备（如变压器）绝缘有重要影响。在设计变电站之初，一般是综合考虑所有设备布置对变电站设备进行整体建模（假设隔离开关不带并联电阻），通过计算最极端隔离开关两侧电压在“峰—峰值”发生击穿，得到各种运行方式下的最大VFTO值（忽略电弧发展过程的影响）。由于国内外对GIS的VFTO额定耐受电压和标准试验波形未予以规定，在绝缘配合时仍以GIS的额定雷电冲击耐受电压作为其VFTO额定耐受电压。若此计算最大VFTO幅值超过了变电站雷电冲击耐受电压15%的裕度要求（对特高压GIS变电站，其电压值为2087kV），则认为隔离开关需要安装一定阻值的并联电阻对VFTO进行抑制。对于一个变电站来说，其同类设备一般采取同种配置方法，即若隔离开关配置了并联电阻，则全站都安装电阻。一方面是由于当时仿真方法无实测结果验证，偏保守进行过电压防护；另一方面设计人员也未能提出差异化配置方案。
特高压交流输电系统全部采用GIS设备，其具有结构紧凑、占地省、易于维护等优点，但由于隔离开关操作引起的特快速瞬态过电压（VFTO），会对设备绝缘带来危害。目前对于抑制高幅值VFTO的措施来说，采取的是GIS全站隔离开关安装并联阻尼电阻。该措施有以下不足：（1）造价高昂：一般来说GIS变电站内隔离开关数目多达数十个，若全部安装并联电阻，其造价高达1000万元；（2）降低设备运行可靠性：因并联电阻极大的增加了机构复杂性，导致故障率提高约10倍；（3）仅仅考虑了利用电阻这一措施，可综合运用其他更为经济可行的方案。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法，结合变电站设备实际布置建立准确度较高计算模型，充分考虑变电站各运行方式下出现的最大特快速瞬态过电压VFTO及其分布，有针对性的布置隔离开关并联电阻对特快速瞬态过电压VFTO进行抑制，并在特定绕组设备前利用其他方式对其进行过电压保护，以期达到兼顾安全性和经济性的目的。
本发明的目的是采用下属技术方案实现的：
一种变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法，其改进之处在于，所述选择方法包括下述步骤：
（1）建立变电站计算模型；
（2）在0.5Ω~2Ω之间选取电弧弧道电阻；
（3）对隔离开关操作方式进行计算；
（4）确定操作引起特快速瞬态过电压VFTO值是否超过2087kV的隔离开关；
（5）判断特快速瞬态过电压VFTO波形是否超过变压器和母线电压互感器PT绕组类设备要求。
其中，所述步骤（1）中，根据制造商提供的设备参数，初步建立GIS变电站计算模型；所述设备参数包括对地电容、波速、波阻抗。
其中，GIS变电站包括架空线路、变压器、套管、GIS管道、隔离开关、断路器、避雷器和母线电压互感器PT；所述GIS管道和架空线路采用波速与波阻抗进行建模；所述变压器、套管、隔离开关、断路器、避雷器和母线电压互感器PT采用对地电容进行建模。
其中，所述步骤（2）中，在所述GIS变电站中包括数十至一百个隔离开关；对应不同类型隔离开关触头形状，在0.5Ω~2Ω之间选取电弧弧道电阻。
其中，所述步骤（3）中，若所有隔离开关都不安装并联电阻，选取所有架空线路和变压器进入断路器串内的两侧隔离开关操作运行方式进行计算。
其中，所述步骤（4）中，对操作引起特快速瞬态过电压VFTO值超过2087kV的隔离开关，安装并联电阻；否则，对操作引起特快速瞬态过电压VFTO值低于2087kV的隔离开关，不安装并联电阻。
其中，所述并联电阻的阻值在100~1000Ω之间；所述并联电阻阻值结合抑制措施效果和隔离开关并联电阻吸收能量进行选取。
其中，所述并联电阻阻值为500Ω。
其中，所述步骤（5）中，若特快速瞬态过电压VFTO波形超过变压器和母线电压互感器PT绕组类设备要求，则安装磁环对特快速瞬态过电压VFTO波形进行抑制；否则，不采取抑制措施对特快速瞬态过电压VFTO波形进行抑制。
其中，所述磁环安装在特快速瞬态过电压VFTO波形源头与变压器或母线电压互感器PT的传播管道上。
与现有技术比，本发明达到的有益效果是：
1、本发明提供的变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法，在进行仿真时考虑了电弧电阻对特快速瞬态过电压VFTO幅值及波形的影响，计算结果准确度高。
2、本发明只对必要的隔离开关安装并联电阻，极大减小了工程投资，节省后期设备维护工作量；特别针对变压器等绕组类设备进行防护，选取了造价低可靠性高的磁环进行抑制。
3、本发明提供的变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法，结合变电站设备实际布置建立准确度较高计算模型，充分考虑变电站各运行方式下出现的最大特快速瞬态过电压VFTO及其分布，有针对性的布置隔离开关并联电阻对特快速瞬态过电压VFTO进行抑制，并在特定绕组设备前利用其他方式对其进行过电压保护，以期达到兼顾安全性和经济性的目的。
附图说明
图1是本发明提供的变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
本发明提供的变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法充分考虑VFTO（Very FastTransient Overvoltage，特快速瞬态过电压）产生、发展及传播过程的仿真计算结果与实际吻合好，故在变电站设计初可根据模拟计算结果对变电站过电压选择对应防护措施。
本发明提供的变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法流程如图1所示，包括下述步骤：
（1）建立变电站计算模型：根据制造商提供的设备参数，初步建立GIS变电站计算模型；所述设备参数对地电容、波速、波阻抗。
GIS变电站包括架空线路、变压器、套管、GIS管道、隔离开关、断路器、避雷器和母线电压互感器PT；所述GIS管道和架空线路采用波速与波阻抗进行建模；所述变压器、套管、隔离开关、断路器、避雷器和母线电压互感器PT采用对地电容进行建模。
（2）在GIS变电站中包括数十至一百个隔离开关；对应不同的隔离开关触头形状，在0.5Ω~2Ω之间选取电弧弧道电阻。
（3）对隔离开关操作方式进行计算：若所有隔开开关都不安装并联电阻，选取所有架空线路和变压器进入断路器串内的两侧隔离开关操作运行方式进行计算。变电站运行方式主要是指通过一台或几台变压器、一条或几条线路带电，通过操作变电站内的不同隔离开关产生特快速瞬态过电压VFTO的操作方式。
（4）确定操作引起特快速瞬态过电压VFTO值是否超过2087kV的隔离开关：对操作引起特快速瞬态过电压VFTO值超过2087kV的隔离开关，安装并联电阻；否则，对操作引起特快速瞬态过电压VFTO值低于2087kV的隔离开关，不安装并联电阻。
并联电阻阻值在100~1000Ω之间，为了降低制造成本，国内统一选取500欧姆。所述并联电阻阻值充分考虑抑制措施效果和隔离开关并联电阻吸收能量进行选取。
（5）判断特快速瞬态过电压VFTO波形是否超过变压器和母线电压互感器PT的绕组类设备要求：若特快速瞬态过电压VFTO波形超过变压器和母线电压互感器PT等绕组类设备要求，则安装磁环对特快速瞬态过电压VFTO波形进行抑制；否则，不采取抑制措施对特快速瞬态过电压VFTO波形进行抑制。所述磁环安装在特快速瞬态过电压VFTO波形源头与变压器或母线电压互感器PT的传播管道上。
特别针对变压器和母线电压互感器PT处最大特快速瞬态过电压VFTO，需考虑其具体波形，当陡度较大时（此处结合制造商要求），可在VFTO源头与该设备间的传播管道上安装磁环进行抑制。
本发明的方法在仿真时考虑了电弧电阻对VFTO幅值及波形的影响，计算结果准确度较高；只对必要的隔离开关安装并联电阻，极大减小了工程投资，节省后期设备维护工作量；特别针对变压器等绕组类设备进行防护，选取了造价较低可靠性较高的磁环进行抑制。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种变电站特快速瞬态过电压的抑制措施选择方法，其特征在于，所述选择方法包括下述步骤：
（1）建立变电站计算模型；
（2）在0.5Ω~2Ω之间选取电弧弧道电阻；
（3）对隔离开关操作方式进行计算；
（4）确定操作引起特快速瞬态过电压VFTO值是否超过2087kV的隔离开关；
（5）判断特快速瞬态过电压VFTO波形是否超过变压器和母线电压互感器PT绕组类设备要求。
2.如权利要求1所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述步骤（1）中，根据制造商提供的设备参数，初步建立GIS变电站计算模型；所述设备参数包括对地电容、波速、波阻抗。
3.如权利要求2所述的抑制措施选择方法，其特征在于，GIS变电站包括架空线路、变压器、套管、GIS管道、隔离开关、断路器、避雷器和母线电压互感器PT；所述GIS管道和架空线路采用波速与波阻抗进行建模；所述变压器、套管、隔离开关、断路器、避雷器和母线电压互感器PT采用对地电容进行建模。
4.如权利要求1所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述步骤（2）中，在所述GIS变电站中包括数十至一百个隔离开关；对应不同类型隔离开关触头形状，在0.5Ω~2Ω之间选取电弧弧道电阻。
5.如权利要求1所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述步骤（3）中，若所有隔离开关都不安装并联电阻，选取所有架空线路和变压器进入断路器串内的两侧隔离开关操作运行方式进行计算。
6.如权利要求1所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述步骤（4）中，对操作引起特快速瞬态过电压VFTO值超过2087kV的隔离开关，安装并联电阻；否则，对操作引起特快速瞬态过电压VFTO值低于2087kV的隔离开关，不安装并联电阻。
7.如权利要求6所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述并联电阻的阻值在100~1000Ω之间；所述并联电阻阻值结合抑制措施效果和隔离开关并联电阻吸收能量进行选取。
8.如权利要求7所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述并联电阻阻值为500Ω。
9.如权利要求1所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述步骤（5）中，若特快速瞬态过电压VFTO波形超过变压器和母线电压互感器PT绕组类设备要求，则安装磁环对特快速瞬态过电压VFTO波形进行抑制；否则，不采取抑制措施对特快速瞬态过电压VFTO波形进行抑制。
10.如权利要求9所述的抑制措施选择方法，其特征在于，所述磁环安装在特快速瞬态过电压VFTO波形源头与变压器或母线电压互感器PT的传播管道上。
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