第39卷第4期2005年4月西安交通大学学报JOURNALOFXI′ANJIAOTONGUNIVERSITYVol.39№4Apr.2005快速暂态过电压的形成机制与抑制方法邹建华1,康宁1,李成1,王宏2(1.西安交通大学电子与信息工程学院,710049,西安;2.中国长江电力股份有限公司,443002,宜昌)摘要:为了研究封闭式组合电器(GIS)中隔离开关操作引起的快速暂态过电压的产生机制,采用了探求“激发模式”的思想方法.“激发模式”的分析方法可以抓住产生快速暂态过电压的主要因素,且所生物理图像清晰,非常有益于直接指导GIS的结构设计.通过分析,发现了高压套管电容效应和导体波阻抗跃变2种“激发模式”,由此提出了一种新的快速暂态过电压抑制方法.该方法是在GIS终端加上波阻抗较小的一段导体,以抑制快速暂态过电压.分析表明,这种方法对于抑制GIS端口处的快速暂态过电压是很有效的.关键词:封闭式组合电器;快速暂态过电压;激发模式;抑制中图分类号:TM933文献标识码:A文章编号:0253Ο987X(2005)04Ο0417Ο04ResearchonMechanisminFormationandDepressionofVeryFastTransientOvervoltageZouJianhua1,KangNing1,LiCheng1,WangHong2(1.SchoolofElectronicsandInformationEngineering,Xi′anJiaotongUniversity,Xi′an710049,China;2.ChinaYangtzePowerCo.Ltd,Yichang443002,China)Abstract:Inordertoresearchthegeneratingmechanismofveryfasttransientovervoltage(VFTO)thatiscausedbytheoperationofisolatoringasinsulatedsubstation(GIS),amethodofdetecting‘excitingmode’wasusedhere.Themethodof‘excitingmode’wasveryusefulforcatchingthemainfactorswhichinfluenceVFTO.Uptonow,twokindsof‘excitingmode’werediscovered.Onewastheeffectivenessofthecapacitanceofbushing,andtheotherwasthechangeofconductor’ssurgeimpedance.Thus,anewmethodtodepressVFTOwasproposed,i.e.asectionofconductorwithlowersurgeimpedancewasaddedattheterminalofGIS.TheanalysisshowsthattheproposedmethodisveryeffectivefordepressingVFTO.Keywords:gasinsulatedsubstation;veryfasttransientovervoltage;excitingmode;depression近年来,封闭式组合电器(GIS)越来越多地应用于300～550kV电压等级的输变电系统.由于隔离开关操作和将要被分离的电路以及部分装置相互作用,GIS母线长度相对较小等原因,致使在GIS内产生的行波的传播时间很短,又因电负性气体的击穿特性,从而引起了比传统设备具有上升沿更陡和频率更高的快速暂态过电压(VeryFastTransientOvervoltages,VFTO)[1].本文将着重分析GIS中VFTO的形成机制和抑制方法.1快速暂态过电压的形成机制强电负性气体特殊的击穿机制决定了每次重燃开始于触头间隙的电压骤跌,它的发生时间仅为10-8s.电压骤跌与放电通道的形成直接相关,典型的电压跌落率为1013V/s(每10ns跌落100kV),这种电压骤跌就是从间隙间产生,沿着GIS装置传播的行波激励.如果已知精确的电路结构、电路装置和所有元收稿日期:2004Ο05Ο28.作者简介:邹建华(1964～),男,教授,博士生导师.基金项目:国家自然科学基金资助项目(50177025).件的高频等效电路模型,那么波在传播过程中的电压、电流可由数值计算获得.研究表明,GIS中各种部件对VFTO的影响是不同的,其中电流互感器、电压互感器、接地开关、隔离开关重燃电弧通道电阻等对VFTO的影响是比较小的[1,2],而GIS引出线套管和GIS附属设备(变压器等)的电容效应、导体波阻抗跃变对VFTO的形成起着主导作用.反过来讲,电容效应和波阻抗跃变本质上对应着不同的结构,这些结构下的电磁转换产生了或者说激发出了VFTO.由此,我们提出“激发模式”这一概念,用以表示GIS中产生VFTO的各种不同机理和结构.“激发模式”这种概念和方法,其实质是忽略大量次要和枝节因素,抓住主要因素,从而易于分析VFTO的形成机理和特性,并有利于构建其物理图像.“激发模式”或称为“激发模”,它与热核等离子体物理中关于“模”的概念相似.为研究等离子体的不稳定性,使用了诸如交换模、电阻撕裂模等概念.这里的每一种“模”,表征着造成不稳定的某一种激励和条件.下面将通过对高压套管的电容效应和导体波阻抗跃变等“激发模式”...
