超高压GIS开关操作产生vfto影响 文献综述
超高压GIS中快速暂态过电压产生机理及其防治
1快速暂态过电压及形成机理1.1VFTO 的产生在GIS 断路器的作用是用于合闸即正常的合闸以及自动重合闸。
在合闸空载线路时,就会产生VFTO 中,由于在重合闸以前线路上已经存在残余电荷,因此重合闸的VFTO 是合闸过电压中较严重的情况。
过电压的倍数会受到残余电荷的影响。
在隔离开关进行操作时所产生的VFTO 以及其在GIS 母线上往返折射和反射所形成的VFTO 具有幅值高和上升对间极短的特点。
一般情况下,其幅值为1.5-2.0pu。
最高则可以达到2.5pu;上升时间为2-20ns;基本振荡频率在5-10MHz 之间,但其高频分量则可以达到100MHz。
这种形式的过电压是VFTO 最为主要的形式同时造成的危害也最大。
1.2VFTO 的分类VFTO 按照传播路径可以分为内部暂态和外部暂态两种类型。
其中内部暂态是在GIS 内部传播.于GIS 内部所形成的暂态过程,其过电压作用于GIS 的壳体和内部导体之间,对GIS 内部绝缘造成极大威胁,主要包括断路器操作时所引起的瞬态恢复过电压隔离开关操作产生的快速暂态过电压,外部暂态是在GIS 外部传播和辐射,由GIS 内部暂态过电压波传递到GIS 外部所引起的,主要包括了对于GIS 外一次设备造成威胁的暂态过电压、使得GIS 壳体电位升高的,外壳暂态过电压以及对敏感的二次设备造成损害的向外辐射的电磁波等。
在超高压网架方面,高压电缆长度、断路器断口的均压电容、SF6母线的长度及奇波阻抗、套管等效电容变压器入口电容等都会对VFTO 的特性造成影响。
其中,高压电缆长度对于GIS 外部暂态VFTO 的幅值影响最大其衰减过程在长电缆线路中会得到加速,陡度也会受到限制,传递到主变处的振荡频谱也会随之降低。
相比之下,VFTO 幅值收到套管等效电容的影响则不大。
在电容值增大的过程中VFTO 的幅值变化不大只是略有上升。
而在高压电缆长度以及母线残余电荷等不变的条件下,主变端部的VFTOTO 幅值会随着电压等级的提高以及主变端口等效电容的增大而略有下降,但GIS 内部其他节点的过电压幅值则基本不受影响。
超高压GIS中快速暂态过电压造成危害的原因分析概要
超高压 GIS 中快速暂态过电压造成危害的原因分析史保壮李智敏张文元邱毓昌西安交通大学 , 710049西安ANALYSIS OF THE REASON WHY VFTO MAY ENDANGER GIS ABOVE 300kV Shi Baozhuang Li Zhimin Zhang Wenyuan Qiu YuchangXi'an Jiaotong Univ ersityXi'an , 710049ChinaABSTRACT P ractices sho w that while t he ver y fast tran-sient ov erv oltag e (V FT O genera ted by disconnect or o per a-tio n has neglig ible influence on g as insulated substatio ns (G IS below 300kV , it may br ing gr eat dang er s w hen v olt-age lev el is above 300kV. T here is no satisfacto ry ex plana-tio n of the pheno meno n by no w. T his paper pr esent s analy-sis on t he facto rs influencing V FT O ba sed on calculations. It is pr ov ed that the per unit value o f V FT O is higher fo r hig her o per ating vo lt ages because t he ca pacit ive cur rent be-ing sw itched and the tr ansfor mer ′ s ent rance capacit ance of GI S abo ve 300kV incr ease appar ent ly.KEY WORDS V er y fast transient o ver vo lt age (V FT O Gas insulated subst atio n (GI S Insulation co-or dinat ion 摘要隔离开关切合小电容电流时产生的 V FT O 会对 300kV 以上的 GIS 造成危害 , 而对 300kV 以下系统的影响则不大 , 对这个现象目前还没有满意的解释。
超高压GIS中快速暂态过电压产生机理及其防治
１ ） Ｇ Ｉ Ｓ中 的绝 缘介 质 Ｓ Ｆ ６ 气 体 的电子 雪崩 临界值 是 空气 的 ３ ． ７ 倍． 为８ ９ ｘ ｌ Ｏ ４ ｋ Ｖ ／ （ ｍ ． Ｍ Ｐ ａ ） 当电压上升的速率大于或等于 Ｓ Ｆ ６ 气体的 电子雪崩 临界值 时就会 出现预击穿或者重击穿 ． 一般 ＧＩ Ｓ中的 Ｓ Ｆ ６气 体 的压力在 ０ ． ３ — ０ ． ４ ＭＰ ａ之间 ．因此其绝缘恢复强度要 比常压下空气 高 出几 十倍 ． 而且有很 高的幅值
１ ． ３ ＶＦ ｒ ｏ 的 产 生 机 理
和 电压互感器 内部的杂散电容传人到与其相连的二次电缆 ． 进而影响 到一次 回路 内的设备 ： 其二是经过接地网从而进入到二次电缆 的屏蔽 层， 进而影响到电缆芯线 。由此可 见 ， Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ 会 使得 Ｇ Ｉ Ｓ的二次 电缆处 于严重 的电磁干扰环境 中． 极易对 Ｇ Ｉ Ｓ的控制与保护设备的正常运行 造成影响 。而随着微机化 、 数字化 以及智能化设 备在二次 回路 中的应 用， 其受 到电磁于扰影响 的概率 大为提高 ． 出现事故 的可 能性 也大大 增加 了。 ２ ＿ ３ 变压器受到 Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ的影响是最大 的． 在Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ以行波方式经过母 线传播到套管时 ，其 中一部分将耦台到架空进线上并沿线继续传播 ． 从而对外接设备 的绝缘造成威胁 ＶＦ Ｔ Ｏ陡波 的波头将会造成变压器 绕组上 的极不均匀的匝间 电压分布 ． 有根大的危害 其所含 的谐波会 引起谐振从而产生很高幅值的高频谐振过电压 ． 对匝间以及铁芯与绕 组 的绝缘造成破坏 。例如我国某核电站的超 高压 ５ ０ ０ ｋ Ｖ ＧＩ Ｓ曾两次发 生Ｖ Ｆ Ｔ Ｏ造成 主变压器线饼烧损和绝缘损坏 的严重事故 ． 危害极大
电气工程中GIS快速暂态过电压(VFTO)研究
断路器 的操 作 引起 的快 速暂 态过 电压 严重 ， 对运 行 安全 的危 害很大 。对快 速暂 态过 电压 产生机 理进行 分析 ， 建立 等值模 型并进 行 数值计 算 。对 ＧＩ Ｓ内部快速 暂 态过 电压 的研 究 ， 电 气工程 中具 有重要 意义 。 在
ｔ ｅ ｓ ｒｏｕ ｎ ｏ ｈａ ｍ ｐｅ ａ ｉｎ ｓ ｆ ｔ Ｔｈｅ ｐ ｐｅ ｎａ ｙ ｅ ｈ ｃ ｎ ｓ ｔ ｈｅ ｆ ｓ ｒ ｎ ｉｎｔｏ ｒ ｏ ｔ ｇｅ ｏ ｂ ｅ ｉ ｓ ａ ｄ ｔ ｒ ｏ ｒ ｔｏ ａ ｅ ｙ． ａ ｒａ ｌ ｚ ｓ ｔ ｅ ｍｅ ｈａ ｉｍ ｏ ｔ ａ ｔｔ ａ ｓ ｅ ｖｅ ｖ ｌａ ａ ｄ ｓ ｔ ｐ ｅ ｉ ａ ｅ ｔｐ ｔ ｅ ｎ ａ ｍ ｅ ｉａ ａ ｃ ａ ｉ ｎ ｅ ｓ ｕ ｑｕ ｖ ｌ ｎ ａ ｔ ｒ ｎｄ ｎｕ ｒｃ ｌｃ ｌｕｌ ｔｏｎ． Ｔｈｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｏ ＧＩ ｎ ｅ ｎ ｌｆ ｓ ｒ ｎｓｅ ｖ ｒ ｏ ｔ ｇ ｅ ｅ ｒ ｈ ｔ Ｓ ｉ ｔ ｒ ａ ａ ｔｔ ａ ｉｎｔｏ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｈ ｍｐｏ ｔ ｎｔｍｅ ｎ ｎｇ ｆ ｒ ｅｅ ｔ ｉａ ｎ ｎｅ ｒｎｇ ａｓｉ ｒ ａ ａ ｉ ｏ ｌｃ ｒｃ ｌｅ ｇｉ ｅ ｉ ．
关键词 ： 电压 等级 ； Ｓ 快 速暂 态过 电压 ； ＧＩ ； 等值模 型 ； 生机理 ； 值计 算 产 数 中图分 类号 ： ＴＭ８ ６ 文献 标识 码 ： Ｂ
Ｓｔ ｄ ｎ Ｇ Ｉ ｓ ａ ｓｅ ｔＶ ｏ ｔ ｇ ｎ Ｅｌ ｃ ｒｃ ｌＥｎ ｎ ｅ ｉ ｕ ｙ ｏ Ｓ Ｆａ ｔＴｒ ｎ ｉｎ ｌａ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉａ ｇｉ ｅ ｒｎｇ
800kV GIS中变压器的VFTO防护的研究
摘要： 随着超高压 ＧＩＳ 的广泛使 用 ， 由 开 关 操 作 产 生 的 快 速
暂态过电压（ ＶＦＴＯ） 引起普遍关注。以拉西瓦 ７５０ ｋＶ ＧＩＳ 变
电站为原型， 利用 ＥＭＴＰ 计算了主变端部的 ＶＦＴＯ， 并分 析 了
开关 并 联 电 阻 、主 变 与 ＧＩＳ 的 连 接 方 式 、ＭＯＡ 及 Ｒ－Ｃ 过 电 压
·１２２·
第 ４３ 卷 第 ２ 期 ２００７ 年 ４ 月
文章编号： １００１ － １６０９（ ２００７） ０２ － ０１２２ － ０３
高压电器
Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ａｐｐａｒａｔｕｓ
Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．２ Ａｐｒ． ２００７
８００ ｋＶ ＧＩＳ 中变压器的 ＶＦＴＯ 防护的研究
刘 青 １， 张玉峰 １， 施 围 ２
在 高 频 的 ＶＦＴＯ 作 用 下 ， 断 路 器 （ ＣＢ） 、隔 离 开 关（ ＤＳ） 、接 地开关（ ＥＳ） 以及 电压 互 感 器 （ ＰＴ） 、电 流 互感器（ ＣＴ） 等可简化为集中参数的等值对地电容， 电容值 分别为 ２７６， ２４０， ２４０， １２０ 和 １００ ｐＦ， 套 管 的
表３
方式 无 ＭＯＡ 方式 １ 方式 ２ 方式 ３
ＭＯＡ 不同配置方案限制 ＶＦＴＯ 的效果
主变端部 ＶＦＴＯ ／ｐ．ｕ．
ＭＯＡ 通流热量／ｋＪ
１．５１６
／
１．４９２
３．９５
１．４３４
１１．４４
１．４１７
２．１８／９．３７
可见， ＭＯＡ 可以限制 ＶＦＴＯ 的幅值。由于 ＶＦＴＯ 持续时间很短， 因此 ＭＯＡ 的通流热量比较小。比较几 种情况， 建议在电缆末端投入 ＭＯＡ。值得注意的是， ＭＯＡ 仅限制过电压幅值， 而对其陡度基本无影响。 ３．５ Ｒ－Ｃ 过电压吸收器
关于隔离开关优化操作对VFTO抑制效果的研究
关于隔离开关优化操作对VFTO抑制效果的研究作者：马悦来源：《科学与信息化》2020年第24期摘要目前，电力技术已经进入发展的快车道，在电力系统GIS隔离开关操作过程中会产生VFTO，对设备的安全稳定运行构成威胁，因此，研究隔离开关操作过程中VFTO的抑制措施具有重要意义。
文中首先开展了隔离开关操作顺序对VFTO影响的理论分析，最后，对该措施的进一步推广应用进行了展望。
关键词 GIS;隔离开关;操作顺序;VFTO引言气体绝缘变电站（gasinsulatedsubstation，GIS）因其结构紧凑、占地面积小等优点而被广泛应用于电力系统中。
GIS中的隔离开关（disconnector switch，DS）操作会引起特快速暂态过电压（veryfasttransientovervoltage，VFTO）。
目前学者普遍认为，隔离开关操作产生VFTO的原因是：GIS中隔离开关在操作时，由于其操作速度慢且无灭弧措施，开关触头间隙会发生多次电弧重燃，间隙间电压在很短的时间内（约几个纳秒）突然跌落，产生电压陡波在GIS内部反射叠加，形成高幅值、高陡度的VFTO。
随着电压等级的提高，VFTO幅值远比系统允许的雷电过电压和操作过电压高[1]。
1 试验回路与测量系统在武汉特高压交流试验基地VFTO试验回路开展了相关研究。
试验回路由2个隔离开关、3段GIS母线、1100kV交流电源和1000kV直流电源组成。
其中DS1为辅助隔离开关，用于给两隔离开关间的短母线预充直流，以模拟较为严重的残余电荷情况，在本文研究中不涉及预充直流的试验条件，DS1处于常开状态。
DS2为试验隔离开关，试验过程中，回路由交流电源供电，随机重复操作DS2，在不同的测点测量操作时产生的VFTO波形和GIS外壳上的TEV波形。
在套管根部处、分支末端处和隔离开关处等3个位置，利用预先安装的手孔式电容分压器开展VFTO测量。
主要包括同步触发装置、传感器及阻抗变换元件、屏蔽箱及现场采集装置和远程测控计算机4个部分。
500kV GIS中投切电抗器的快速暂态过电压(VFTO)的研究
（ ）依据 理论 和实 际工程 ，在 构建 合理 、精确 的元件 １ （ ）使 用 Ｅ Ｐ对 ５ ０ Ｖ Ｉ ２ ＭＴ ０ ｋ Ｇ Ｓ中 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ做全 面计算 ，
装迅速 、运行 费用低 、无 电磁干扰等优 点。经过 ３ ０多年 的 模型的基础上建立可用于 Ｖ Ｔ Ｆ Ｏ计算 的系统模型 。 研 制开 发 ，ＧＩ Ｓ技术 发展 很快 并迅速被应用于全世界范 围内 的 电力 系统 。 目前 ，随着 全球 电力 系统 自身 的发展 以及对 提 出各 主要 设备 上可 能承受 到 的 ＶＦ ＴＯ，分析 其特点 及主
系 统 运 行 可 靠 性 要 求 的 日益 提 高 ，Ｇ Ｓ技 术 必 将 持 续 发 展 ， 要 影 响 因素 。 Ｉ 并成 为 本 世 纪 高压 电器 发 展 的 主 流 。
（ ） 比较 研 究 ＶＦ Ｏ 的几 种 不 同的 抑 制措 施 ，提 出 ３ Ｔ ５ ０ Ｖ Ｉ ０ ｋ Ｇ Ｓ中 ＶＦ ＴＯ的抑制方案 ，计算分析其抑制效果 。
快 速 暂 态 过 电压 （ Ｔ 。 ＶＦ Ｏ） ＶＦ Ｏ 由于 其 具 有 上 升 时 间 短 及 幅 值 、频 率 高 的 特 点 ， Ｔ
操作过 电压 、潜供 电流 、雷 电过 电压等 。 ２ 元件 的模 拟原理 ． Ｇ Ｓ是 由断 路器 、隔 离开 关、接 地开 关 、绝 缘子 、 电 Ｉ 等效模 型。在进 行数 值计算 时 ，将 这些元 件用合 理 的 电路
元件 （ 电感 、 电容 、阻 抗 、 电流 源及 它 们 的 组 合 ） 代替 可 求
升 时间很短 的冲 击波 。波 头一般 为 ５～ ２ ｎ ，一般称 之为 压 互 感 器 、 电 流 互 感 器 及 母 线 组 成 ，可 以 通 过 简 化 得 出 其 ０ｓ
GIS变电所VFTO危害的成因与处理
GIS变电所VFTO危害的成因与处理[摘要]：随着技术的不断发展，GIS变电所得到迅速的发展。
本文针对GIS变电站VFTO危害的成因进行了分析并提出处理方法。
[关键词]：GIS变电所；VFTO1.引言由于GIS变电所与传统变电所相比在性能上具有明显的优势，抗外界干扰能力也较强，安全性能较佳，因此GIS变电所得到了快速的推广。
为了保证特高压输电的安全与可靠，就必须做好GIS变电所的VFTO的处理工作，从而提高输电的质量。
2.GIS变电所的简介GIS是指全部或者部分使用气体而不是大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭的开关设备，其组成部分有短路器、电压电流互感器、隔离开关等其中设备。
GIS一般使用六氯化硫气体作为绝缘介质，具有出色的绝缘和灭弧性能。
GIS与传统设备相比，具有抗干扰能力强，可靠性高，占地面积小，经济高效等特点。
3.GIS变电所VFTO危害的成因与处理3.1GIS变电站VFTO的危害及成因VFTO即特快速瞬态过电压，是指波前时间3到100ns内的瞬态过电压，主要因为GIS中的隔离开关的操作等因素引起。
当操作GIS中的隔离开关时，由于触头移动速度比较缓慢，引起了触头间的数次预计穿和重击穿。
在合闸过程中，触头之间发生预计穿，由于操作速度较慢，击穿发生于电压峰值处。
随后击穿电流对容性负载进行充电，导致触头之间的电压降低，之后发生类似于重合闸的击穿，出现了电压幅值较高的VFTO。
另外，在分闸过程中，同样由于触头移动速度慢，触头间发生重击穿，也会出现类似于重合闸的现象，所以也会导致出现电压幅值较高的VFTO。
由于波前较陡，幅值较高，VFTO很有可能会对GIS、绕粗设备如变压器以及二次设备造成损害。
由于波前较陡，VFTO在绕组设备的绕组中的电压分布很不均匀，因此在特高压引入的起始绕组处匝间会产生较高的电压压降，从而造成匝间绝缘遭到破坏。
VFTO对变压器等绕组设备来说，其危害主要是破坏匝间绝缘，其中VFTO在变压器等设备的绕组上的分布以及幅值大小，与VFTO的频率和变压器内部结构有关。
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超高压GIS开关操作产生vfto影响文献综述
电气1204 姜振
一前言
GIS以结构紧凑、可靠性高等优点逐渐成为超高压电力系统中的主流设备。
但由于制造、运输、现场装配等多种原因，GIS不可避免地存在绝缘缺陷而影响其长期可靠性[1]。
鉴于绝缘介质在发生击穿前都会产生局部放电，因此，对GIS进行局部放电监测可以发现绝缘的早期故障[2]。
GIS中的局部放电是一种电气现象，当前GIS正处于急剧发展和变化之中，研究和总结GIS技术发展，对进一步开展GIS局部放电在线监测研究工作具有重要的指导意义。
因此，本文就目前GIS局部放电在线监测的意义及GIS未来发展趋势进行总结和分析。
二VFTO
2.1 什么是VFTO ?
传统过电压可按电网内部原因（操作过电压、谐振过电压等）和外部原因（主要指雷击过电压）进行分类，也可按持续时间分为暂时过电压、操作过电压、雷电过电压等。
一般而言，内部过电压持续时间长（毫秒级），雷电过电压持续时间短（微秒级）。
而VFTO则兼具二者的特点，它由电网内部原因——隔离开关带电投切空载短管线操作产生，其冲击波的频率却可能高达数百兆赫兹。
简而言之，VFTO可定义为波前时间在3～100纳秒范围内的瞬态过电压，主要来源于隔离开关操作，也可以称为隔离开关操作过电压。
VFTO产生的根本原因是隔离开关触头两端的电压差导致触头间隙击穿，该击穿瞬间会产生上升沿极陡的冲击电压，并在GIS内部传播。
由于GIS回路各部件的结构及参数不同，这种冲击波经过不断的折、反射和波形叠加，最终形成可能对设备绝缘安全造成威胁的瞬态冲击电压。
与其他过电压不同，因为触头的运动速度较慢，一次隔离开关操作中，可产生的VFTO波形可达数十甚至上百次之多。
VFTO的大小会随着触头间隙击穿的情况而变化，简单来说分闸过程中产生的VFTO幅值越来越大，合闸过程反之。
而理论最大VFTO，即出现在隔离开关两侧电压都处于峰值且极性相反时发生的击穿。
这种极端情况出现的次数多吗，是不是可以避免？这些问题，都需要通过理论分析和实际试验来回答。
既然是过电压，VFTO的首要危害当然是对一次设备绝缘的影响（如造成盆式绝缘子的闪络故障）。
除此之外，因智能变电站设备布置紧凑，一次设备和二次设备距
离很近，也会导致二次设备易受到各种电磁污染的影响而发生误动误报（如继电保护装置误报故障），甚至出现直接失效（如密度继电器损坏故障）的严重情况。
在我国特高压工程投运初期，因对特高压VFTO特性、危害和抑制方法的有效性等缺乏研究，在特高压变电站中都尽量避免隔离开关带电投切短母线的操作，这给变电站运行带来极大不便，影响特高压电网运营效益的提升。
所以，从变电站设备安全性、运行可靠性等方面来说，深入研究特高压变电站电磁暂态过电压的机理及其防护方法，有着强烈的现实需求。
三总结
近年来已引起相关部门对引起超高压GIS中快速暂态过电压的影响因素的研究的高度重视。
这些影响因素主要包括：VFTO陡波前冲击电压和VFTO含有几兆赫兹振荡频率。
通过对实际发生绝缘事故的变压器产品进行分析，发现含有上述两种因素的VFTO波形，主要能引起以下两种绝缘事故:（1）VFTO陡波前冲击电压侵入变压器绕组内部可形成沿绕组极不均匀的电压分布，使首端匝间绝缘发生击穿。
（2）VFTO 含有几兆赫兹振荡频率，与变压器部分绕组自然频率重合，会引起绕组局部电磁谐振，并可能在变压器绕组内部产生极高谐振过电压，从而造成变压器绕组内部绝缘击穿[9-11]。
因此，通过对GIS中VFTO相关内容的研究，来分析GIS的绝缘性能，探讨超高压GIS中快速暂态过电压及其影响因素从而可以设计出抑制VFTO的有效方法的意义重大，可以有效地提高GIS运行的可靠性．尽量减少产生超高压GIS系统的VFTO 引起的故障的次数。