VFTO过电压的主要危害
随着我国电力工业的高速发展和电压等级的不断提高,GIS设备在近二十年来被广泛地应用于电力系统中。然而随着电压等级的提高,由隔离开关的操作而引起的快速暂态过电压(VFTO)屡见不鲜,类似情形将对电网运行安全造成威胁。因此,对GIS设备内部VFTO的测量及如何预防进行研究,有着重要的现实意义。
随着GIS设备运行电压的提高,特快速暂态过电压的影响日益明显和严重,致使其在220kV及以上电压等级的GIS设备中多次引起故障或其它问题,它不但会在GIS设备的主回路引起对地故障,而且还会造成相邻设备(如变压器等)的绝缘损坏。国内外GIS设备中不乏VFTO危害实例:
(1)1992年广东大亚湾核电工程,在500kV系统调试中,进行切合空载变压器例行操作时,由于快速暂态过电压引起3×350MVA主变压器一相主绝缘被击穿。
(2)巴西的Rajan500kVGIS在运行初期,曾因隔离开关例行操作产生特快速暂态过电压造成500kV油纸套管的炸裂和变压器故障。
(3)华东天荒坪抽水蕾能电厂的500kVGIS自1998年投运以来。由于例行操作,出现了变压器保护用氧化锌避雷器频繁动作的现象,经计算表明也是特快速暂态过电压引起的.
(4)2001年浙江北仑电厂一台500kV变压器损坏,经初步调查,分析认为也是特快速暂态过电压所致。
1、老化效应
与一般切容性负荷的原理相同,GIS设备弱离开关在切、合容性负荷时,会产生多次重燃或预击穿。由于隔离开关动作速度较慢,重燃的时问相对隔离开关的操作时间而言是非常短的,因此重燃次数会较多。每重燃一次,就可能产生一定幅值的特快速暂态过电压。
这过程不同于一般电力系统的暂态过程,每当隔离开关操作一次,就产生多次的重燃和由它引起的许多次具有一定电压幅值的快速瞬变过程。而隔离开关的操作属于常规操作程序,那么GIS设备及其它电气设备就有可能在一个相当短的时问内经受成百次VFTO的考验,这对绝缘来说无异于接受一种性质与截波相近的老化试验,这会给绝缘带来很大的损伤。
2、VFTO在变压器内部造成极不均匀的匝间电位分布和谐振过电压
VFTO的最大受害者是变压器,无论是与GIS设备直接相连还是非直接相连接的变压器,在受到VFTO作用时,都会有两种影响:
一是隔离开关触头击穿瞬间产生的阶跃波到达变压器时,相当于在变压器端部加上了一个陡波波头,对于直接相连的交压器,其上升时间可能只有数十纳秒,远远低于雷电冲击截波试验时波头的上升时间,会在变压器绕组上造成极不均匀的匝间电压分布,危害极大;对非直接相连的变压器,因为经过了两个套管和一段线路,使陡波趋于平缓,其波头上升与雷电冲击截波相似。二是高频振荡可能在变压器内部激发起极高的谐振过电压。
除此之外,VFTO还可能通过电压、电流互感器等容性设备,通过绕组感应到系统的二次设备,从而危害二次设备的正常工作。
近十多年来,VFTO给电力系统带来的危害已受到人们的普遍关注,成为国际高压领域的研究热点。我国也有大量GIS设备投入运行,并也曾发生过事故。因而,开展对GIS设备内产生的VFTO的监测很有意义。
本项目就是研发一套VFTO高速采集监测系统,对GIS设备内部的VFTO进行监测、采集并记录,以便于对其进行更加深入地研究。
责任编辑:蒋桂云
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