500kV变电站过电压及安全技术

GIS变电站中开关操作引起的快速暂态过电压易对高压设备特别是变压器产生威胁,针对此问题,采用EMTP/ATP对500 kV变电站进行建模计算,为提高计算精度,隔离开关燃弧采用动态电弧模型,为分析VFTO对变压器匝间绝缘的影响,变压器绕组采用等效电路模型。计算比较了变压器侧开关操作和母线带电时母线侧隔离开关操作产生的VFTO幅值、波形和频谱,并评估VFTO对设备主绝缘的威胁,结果表明母线带电时母线侧开关操作在开关设备上产生的VFTO较为严重;同时计算了变压器绕组内VFTO的分布,结果表明,高频电压主要集中在绕组入口近端线饼和线匝上,1至2匝间电压最大,占入口电压的5.9%。

根据实际GIS系统结构,利用ATP-EMTP电磁暂态程序对三种不同的快速暂态过电压(VFTO)防护措施的作用效果进行了仿真分析,即隔离开关加装并联电阻、主变入口前加装并联电容器和主变入口前加装串联阻波器。仿真结果表明,三种措施中隔离开关加装并联电阻的防护效果最为明显,不仅能够大幅度降低GIS电站中的VFTO幅值,同时还能明显减小VFTO的波前陡度,抑制VFTO的威胁;主变入口前加装并联电容器有一定的防护效果,但作用不如隔离开关加装并联电阻明显;主变入口前加装串联阻波器对减小传入主变绕组的VFTO波前陡度有较好的作用,但阻波器本身将承受幅值很高的陡波前过电压,同时还会给GIS电站引入高频谐波,不能作为防护VFTO的措施。