專利名稱：一種變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸配電系統(tǒng)過電壓防護(hù)技術(shù)，具體涉及一種變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法。
背景技術(shù)：
特快速瞬態(tài)過電壓VFTO具有幅值高、波前陡、頻率高和多次連續(xù)脈沖的特點，對GIS及其連接的繞組類設(shè)備(如變壓器)絕緣有重要影響。在設(shè)計變電站之初，一般是綜合考慮所有設(shè)備布置對變電站設(shè)備進(jìn)行整體建模(假設(shè)隔離開關(guān)不帶并聯(lián)電阻)，通過計算最極端隔離開關(guān)兩側(cè)電壓在“峰一峰值”發(fā)生擊穿，得到各種運行方式下的最大VFTO值(忽略電弧發(fā)展過程的影響)。由于國內(nèi)外對GIS的VFTO額定耐受電壓和標(biāo)準(zhǔn)試驗波形未予以規(guī)定，在絕緣配合時仍以GIS的額定雷電沖擊耐受電壓作為其VFTO額定耐受電壓。若此計算最大VFTO幅值超過了變電站雷電沖擊耐受電壓15%的裕度要求(對特高壓GIS變電站，其 電壓值為2087kV)，則認(rèn)為隔離開關(guān)需要安裝一定阻值的并聯(lián)電阻對VFTO進(jìn)行抑制。對于一個變電站來說，其同類設(shè)備一般采取同種配置方法，即若隔離開關(guān)配置了并聯(lián)電阻，則全站都安裝電阻。一方面是由于當(dāng)時仿真方法無實測結(jié)果驗證，偏保守進(jìn)行過電壓防護(hù)；另一方面設(shè)計人員也未能提出差異化配置方案。特高壓交流輸電系統(tǒng)全部采用GIS設(shè)備，其具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地省、易于維護(hù)等優(yōu)點，但由于隔離開關(guān)操作引起的特快速瞬態(tài)過電壓(VFT0)，會對設(shè)備絕緣帶來危害。目前對于抑制高幅值VFTO的措施來說，采取的是GIS全站隔離開關(guān)安裝并聯(lián)阻尼電阻。該措施有以下不足(1)造價高昂一般來說GIS變電站內(nèi)隔離開關(guān)數(shù)目多達(dá)數(shù)十個，若全部安裝并聯(lián)電阻，其造價高達(dá)1000萬元；(2)降低設(shè)備運行可靠性因并聯(lián)電阻極大的增加了機(jī)構(gòu)復(fù)雜性，導(dǎo)致故障率提高約10倍；(3)僅僅考慮了利用電阻這一措施，可綜合運用其他更為經(jīng)濟(jì)可行的方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法，結(jié)合變電站設(shè)備實際布置建立準(zhǔn)確度較高計算模型，充分考慮變電站各運行方式下出現(xiàn)的最大特快速瞬態(tài)過電壓VFTO及其分布，有針對性的布置隔離開關(guān)并聯(lián)電阻對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO進(jìn)行抑制，并在特定繞組設(shè)備前利用其他方式對其進(jìn)行過電壓保護(hù)，以期達(dá)到兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的目的。本發(fā)明的目的是采用下屬技術(shù)方案實現(xiàn)的一種變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法，其改進(jìn)之處在于，所述選擇方法包括下述步驟( I)建立變電站計算模型；(2)在O. 5Ω 2Ω之間選取電弧弧道電阻；(3)對隔離開關(guān)操作方式進(jìn)行計算；
(4)確定操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值是否超過2087kV的隔離開關(guān)；(5)判斷特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形是否超過變壓器和母線電壓互感器PT繞組類設(shè)備要求。其中，所述步驟(I)中，根據(jù)制造商提供的設(shè)備參數(shù)，初步建立GIS變電站計算模型；所述設(shè)備參數(shù)包括對地電容、波速、波阻抗。其中，GIS變電站包括架空線路、變壓器、套管、GIS管道、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器和母線電壓互感器PT ;所述GIS管道和架空線路采用波速與波阻抗進(jìn)行建模；所述變壓器、套管、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器和母線電壓互感器PT采用對地電容進(jìn)行建模。其中，所述步驟(2)中，在所述GIS變電站中包括數(shù)十至一百個隔離開關(guān)；對應(yīng)不同類型隔離開關(guān)觸頭形狀，在0.5 Ω 2Ω之間選取電弧弧道電阻。其中，所述步驟(3)中，若所有隔離開關(guān)都不安裝并聯(lián)電阻，選取所有架空線路和變壓器進(jìn)入斷路器串內(nèi)的兩側(cè)隔離開關(guān)操作運行方式進(jìn)行計算。其中，所述步驟(4)中，對操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值超過2087kV的隔離開關(guān)，安裝并聯(lián)電阻；否則，對操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值低于2087kV的隔離開關(guān)，不安裝并聯(lián)電阻。其中，所述并聯(lián)電阻的阻值在10(Γ1000Ω之間；所述并聯(lián)電阻阻值結(jié)合抑制措施效果和隔離開關(guān)并聯(lián)電阻吸收能量進(jìn)行選取。其中，所述并聯(lián)電阻阻值為500 Ω?！?br> 其中，所述步驟(5 )中，若特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形超過變壓器和母線電壓互感器PT繞組類設(shè)備要求，則安裝磁環(huán)對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形進(jìn)行抑制；否則，不采取抑制措施對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形進(jìn)行抑制。其中，所述磁環(huán)安裝在特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形源頭與變壓器或母線電壓互感器PT的傳播管道上。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達(dá)到的有益效果是I、本發(fā)明提供的變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法，在進(jìn)行仿真時考慮了電弧電阻對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO幅值及波形的影響，計算結(jié)果準(zhǔn)確度高。2、本發(fā)明只對必要的隔離開關(guān)安裝并聯(lián)電阻，極大減小了工程投資，節(jié)省后期設(shè)備維護(hù)工作量；特別針對變壓器等繞組類設(shè)備進(jìn)行防護(hù)，選取了造價低可靠性高的磁環(huán)進(jìn)is抑制。3、本發(fā)明提供的變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法，結(jié)合變電站設(shè)備實際布置建立準(zhǔn)確度較高計算模型，充分考慮變電站各運行方式下出現(xiàn)的最大特快速瞬態(tài)過電壓VFTO及其分布，有針對性的布置隔離開關(guān)并聯(lián)電阻對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO進(jìn)行抑制，并在特定繞組設(shè)備前利用其他方式對其進(jìn)行過電壓保護(hù)，以期達(dá)到兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的目的。


圖I是本發(fā)明提供的變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明提供的變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法充分考慮VFT0(VeryFastTransient Overvoltage,特快速瞬態(tài)過電壓)產(chǎn)生、發(fā)展及傳播過程的仿真計算結(jié)果與實際吻合好，故在變電站設(shè)計初可根據(jù)模擬計算結(jié)果對變電站過電壓選擇對應(yīng)防護(hù)措施。本發(fā)明提供的變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法流程如圖I所示，包括下述步驟(I)建立變電站計算模型根據(jù)制造商提供的設(shè)備參數(shù)，初步建立GIS變電站計算模型；所述設(shè)備參數(shù)對地電容、波速、波阻抗。GIS變電站包括架空線路、變壓器、套管、GIS管道、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器和母線電壓互感器PT;所述GIS管道和架空線路采用波速與波阻抗進(jìn)行建模；所述變壓器、套管、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器和母線電壓互感器PT采用對地電容進(jìn)行建模。·(2)在GIS變電站中包括數(shù)十至一百個隔離開關(guān)；對應(yīng)不同的隔離開關(guān)觸頭形狀，在0.5Ω 2Ω之間選取電弧弧道電阻。(3)對隔離開關(guān)操作方式進(jìn)行計算若所有隔開開關(guān)都不安裝并聯(lián)電阻，選取所有架空線路和變壓器進(jìn)入斷路器串內(nèi)的兩側(cè)隔離開關(guān)操作運行方式進(jìn)行計算。變電站運行方式主要是指通過一臺或幾臺變壓器、一條或幾條線路帶電，通過操作變電站內(nèi)的不同隔離開關(guān)產(chǎn)生特快速瞬態(tài)過電壓VFTO的操作方式。(4)確定操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值是否超過2087kV的隔離開關(guān)對操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值超過2087kV的隔離開關(guān)，安裝并聯(lián)電阻；否則，對操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值低于2087kV的隔離開關(guān)，不安裝并聯(lián)電阻。并聯(lián)電阻阻值在10(Γ1000 Ω之間，為了降低制造成本，國內(nèi)統(tǒng)一選取500歐姆。所述并聯(lián)電阻阻值充分考慮抑制措施效果和隔離開關(guān)并聯(lián)電阻吸收能量進(jìn)行選取。(5)判斷特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形是否超過變壓器和母線電壓互感器PT的繞組類設(shè)備要求若特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形超過變壓器和母線電壓互感器PT等繞組類設(shè)備要求，則安裝磁環(huán)對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形進(jìn)行抑制；否則，不采取抑制措施對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形進(jìn)行抑制。所述磁環(huán)安裝在特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形源頭與變壓器或母線電壓互感器PT的傳播管道上。特別針對變壓器和母線電壓互感器PT處最大特快速瞬態(tài)過電壓VFT0，需考慮其具體波形，當(dāng)陡度較大時(此處結(jié)合制造商要求)，可在VFTO源頭與該設(shè)備間的傳播管道上安裝磁環(huán)進(jìn)行抑制。本發(fā)明的方法在仿真時考慮了電弧電阻對VFTO幅值及波形的影響，計算結(jié)果準(zhǔn)確度較高；只對必要的隔離開關(guān)安裝并聯(lián)電阻，極大減小了工程投資，節(jié)省后期設(shè)備維護(hù)工作量；特別針對變壓器等繞組類設(shè)備進(jìn)行防護(hù)，選取了造價較低可靠性較高的磁環(huán)進(jìn)行抑制。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法,其特征在于,所述選擇方法包括下述步驟 (1)建立變電站計算模型； (2)在0.5Ω 2Ω之間選取電弧弧道電阻； (3)對隔離開關(guān)操作方式進(jìn)行計算； (4)確定操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值是否超過2087kV的隔離開關(guān)； (5)判斷特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形是否超過變壓器和母線電壓互感器PT繞組類設(shè)備要求。
2.如權(quán)利要求I所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述步驟(I)中，根據(jù)制造商提供的設(shè)備參數(shù)，初步建立GIS變電站計算模型；所述設(shè)備參數(shù)包括對地電容、波速、波阻抗。
3.如權(quán)利要求2所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，GIS變電站包括架空線路、變壓器、套管、GIS管道、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器和母線電壓互感器PT;所述GIS管道和架空線路采用波速與波阻抗進(jìn)行建模；所述變壓器、套管、隔離開關(guān)、斷路器、避雷器和母線電壓互感器PT采用對地電容進(jìn)行建模。
4.如權(quán)利要求I所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述步驟(2)中，在所述GIS變電站中包括數(shù)十至一百個隔離開關(guān)；對應(yīng)不同類型隔離開關(guān)觸頭形狀，在O. 5 ΩΩ之間選取電弧弧道電阻。
5.如權(quán)利要求I所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述步驟(3)中，若所有隔離開關(guān)都不安裝并聯(lián)電阻，選取所有架空線路和變壓器進(jìn)入斷路器串內(nèi)的兩側(cè)隔離開關(guān)操作運行方式進(jìn)行計算。
6.如權(quán)利要求I所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述步驟(4)中，對操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值超過2087kV的隔離開關(guān)，安裝并聯(lián)電阻；否則，對操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值低于2087kV的隔離開關(guān)，不安裝并聯(lián)電阻。
7.如權(quán)利要求6所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述并聯(lián)電阻的阻值在100^1000 Ω之間；所述并聯(lián)電阻阻值結(jié)合抑制措施效果和隔離開關(guān)并聯(lián)電阻吸收能量進(jìn)行選取。
8.如權(quán)利要求7所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述并聯(lián)電阻阻值為500Ω。
9.如權(quán)利要求I所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述步驟(5)中，若特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形超過變壓器和母線電壓互感器PT繞組類設(shè)備要求，則安裝磁環(huán)對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形進(jìn)行抑制；否則，不采取抑制措施對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形進(jìn) Τ抑制。
10.如權(quán)利要求9所述的抑制措施選擇方法，其特征在于，所述磁環(huán)安裝在特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形源頭與變壓器或母線電壓互感器PT的傳播管道上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變電站特快速瞬態(tài)過電壓的抑制措施選擇方法，該選擇方法包括下述步驟(1)建立變電站計算模型；(2)在0.5Ω~2Ω之間選取電弧弧道電阻；(3)對隔離開關(guān)操作方式進(jìn)行計算；(4)確定操作引起特快速瞬態(tài)過電壓VFTO值是否超過2087KV的隔離開關(guān)；(5)判斷特快速瞬態(tài)過電壓VFTO波形是否超過變壓器和母線電壓互感器PT的繞組類設(shè)備要求。該方法結(jié)合變電站設(shè)備實際布置建立準(zhǔn)確度較高計算模型，充分考慮變電站各運行方式下出現(xiàn)的最大特快速瞬態(tài)過電壓VFTO及其分布，有針對性的布置隔離開關(guān)并聯(lián)電阻對特快速瞬態(tài)過電壓VFTO進(jìn)行抑制，并在特定繞組設(shè)備前利用其他方式對其進(jìn)行過電壓保護(hù)，以期達(dá)到兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性的目的。
文檔編號H02H9/04GK102946094SQ20121038202
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月10日
發(fā)明者王磊, 戴敏, 萬磊, 范冕, 何慧雯, 李志軍, 李振強(qiáng), 婁穎, 查志鵬 申請人:中國電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司