【正文】 + uB us(t) Za l1 DS l2 開斷前，隔離開關(guān)電壓（電源側(cè)電壓）及負(fù)載側(cè)電壓)相等，即；開斷后，仍按工頻電源電壓規(guī)律變化，負(fù)載側(cè)電壓則由于GIS內(nèi)部絕緣子或母線泄漏電阻很高，殘余電荷衰減很慢（通常要數(shù)小時0，可視為一恒定不變的直流電壓（VFTO電壓行波跌落時間為納秒），其值由熄弧瞬間電壓決定。從而形成了幅值很高的暫態(tài)過電壓。外部暫態(tài)是由GIS內(nèi)部暫態(tài)過電壓波傳播到GIS外部引起的，包括危及GIS外的一次設(shè)備的暫態(tài)過電壓（Fast Transient Overvoltage，簡稱FTO），以及使GIS的殼體電位升高的外殼暫態(tài)過電壓（Transient Enclosure Voltage，簡稱TEV），也可形成向外輻射的電磁波（TEMF），危及敏感的二次設(shè)備。然后，在不同運(yùn)行工況方式下在EMTP中分別進(jìn)行電路的搭建及仿真。首先，通過查閱資料對GIS分類、產(chǎn)生的機(jī)理和特性進(jìn)行了解。實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)點(diǎn)在于能形象地深入了解現(xiàn)象的發(fā)生過程，但由于受到實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制，很難改換系統(tǒng)的接線和調(diào)節(jié)原件的特性，還有由于在產(chǎn)品設(shè)計期間更不可能進(jìn)行實(shí)測。在超高壓及特高壓輸電系統(tǒng)中，GIS等關(guān)鍵設(shè)備的安全可靠性更是超高壓及特高壓電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。目前，330kV輸電系統(tǒng)已在我國西北地區(qū)形成主網(wǎng)，我國其他地區(qū)為500kV電網(wǎng)覆蓋。（4）華東天荒坪蓄能電廠的500KV GIS自98年以來，由于隔離開關(guān)例行操作，出現(xiàn)了變壓器保護(hù)用氧化鋅避雷器頻繁動作的顯現(xiàn)，經(jīng)計算是由特快速暫態(tài)過電壓引起的。在GIS中，由于斷路器、隔離開關(guān)、以及接地開關(guān)操作或帶電線路對地閃絡(luò)，甚至雷電波的入侵，都可能會在GIS內(nèi)部產(chǎn)生一個上升速度極快（一般為幾到幾十納秒）的電壓陡波，這個電壓陡波沿著GIS管道傳播，遇到波阻抗就會發(fā)生反射和折射，所有在GIS中產(chǎn)生的多次反射和折射的各行波分量疊加在一起，就會形成波頭很陡、頻率高達(dá)幾十MHz甚至上百M(fèi)Hz數(shù)量級的陡波前過電壓，俗稱特快速暫態(tài)過電壓。HGIS設(shè)備在我國的應(yīng)用前景將會很廣泛。這與空氣絕緣變電站相比，提高了設(shè)備的可靠性；而與GIS設(shè)備相比，省略了封閉式母線，大大節(jié)省了費(fèi)用。 calculation model目 錄第一章 緒論 1 1 GIS中VFTO的危害實(shí)例 2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 2 本文所做的工作 3第二章 GIS隔離開關(guān)操作引起的VFTO 5 GIS中特快速暫態(tài)現(xiàn)象的分類 5 VFTO的產(chǎn)生機(jī)理和特性 6 VFTO對設(shè)備絕緣的影響 8 VFTO的預(yù)防措施及建議 10第三章 電磁暫態(tài)程序EMTP 12 程序主菜單 12 電路的搭建和參數(shù)的設(shè)置 13 15第四章 550KV GIS中VFTO數(shù)值計算 17 GIS部件瞬態(tài)特性 17 GIS部件等效模型及參數(shù) 20 550KV GIS內(nèi)部VFTO仿真計算 23 550KV GIS工程概述及電氣接線圖 23 550KV GIS電氣接線及隔離開關(guān)的操作方式 25 550KV GIS計算結(jié)果 27第五章 總結(jié) 31參考文獻(xiàn) 32致 謝 33附 錄：不同運(yùn)行方式VFTO波形 34沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論第一章 緒論全封閉氣體絕緣變電站（Gas Insulated Substations也譯作 Gas Insulated Switchgear，簡稱 GIS）是一種將高壓電器存放于接地的密封金屬殼內(nèi)，以高壓氣體為主要絕緣介質(zhì)的電站。s influence on the running safety and reliability also got more and more attention, especially the application foreground of GIS in uhv power grid in our country so that it is increasing attention. In recent years GIS disconnector operation caused by the rapid transient problem bee more prominent, mainly steep wave front overvoltage (VFTO) in GIS39。最后，針對每一種操作方式，計算由隔離開關(guān)操作引起的VFTO值。近年來GIS隔離開關(guān)操作引起的快速暫態(tài)問題更加突出，主要是以GIS中陡波前過電壓（VFTO）對設(shè)備本身及相鄰設(shè)備的影響，因此通過VFTO的計算以指導(dǎo)超、特高壓GIS絕緣設(shè)計。氣體絕緣變電站的特快速暫態(tài)過程對運(yùn)行安全可靠性的影響也得到了越來越高的重視，尤其是GIS在我國特高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用前景使其受關(guān)注不斷提高。其次，確定GIS的操作方式，根據(jù)有關(guān)的論文資料以及電站的電氣接線特點(diǎn)確定GIS的具體操作方式。計算模型AbstractWith the high speed development of our country electric power industry and the increasing of voltage grade, gas insulated substation (GIS) applications in power system in our country is more and more widely. Fast transient process of gas insulated substation39。EMTP。20世紀(jì)90年代后期，世界上還出現(xiàn)了一種介于GIS和AIS之間的新型高壓開關(guān)設(shè)備HGIS(Hybrid Gas Insulated Switchgear)，又稱緊湊型組合式高壓開關(guān)設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)與GIS基本相同，但不包括母線設(shè)備，即母線不裝于SF6氣室，而是外露的。我國目前正在進(jìn)行的晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程，計劃采用HGIS設(shè)備。目前，隨著GIS電壓等級的提高，土地資源、環(huán)境保護(hù)和人才費(fèi)用的上漲，其應(yīng)用優(yōu)勢更加明顯，GIS的發(fā)展和前景可觀。（2）巴西的Grajau500KV運(yùn)行期間，因隔離開關(guān)例行操作產(chǎn)生快速暫態(tài)過電壓造成500KV油紙?zhí)坠艿恼押妥儔浩鞴收希?）2001年浙江北侖電廠主變壓器損壞，原因也是因?yàn)榭焖贂簯B(tài)過電壓。 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀隨著我國電力工業(yè)迅猛發(fā)展，輸電電壓等級不斷提高。電壓等級的提高，意味著絕緣水平的提高。近年來隨著國內(nèi)高電壓等級GIS的使用越來越普遍，電力系統(tǒng)受VFTO的影響也越來越突出，我國學(xué)術(shù)界也正在進(jìn)行大量這方面的研究國外對快速暫態(tài)過電壓的研究除現(xiàn)場實(shí)測外，主要是計算機(jī)的數(shù)值模擬計算，也有使用物理模型盡行實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)。 本文所做的工作本文以黑麋峰抽水蓄電站為研究背景，運(yùn)用電磁暫態(tài)分析程序（EMTP）對電路的搭建和仿真，從而得出不同操作方式下的內(nèi)部快速暫態(tài)過電壓（VFTO），以知道GIS絕緣的設(shè)計。以黑麋峰550KV 抽水蓄電站為背景，首先，通過其主接線圖，我們確定可能的運(yùn)行工況。GIS快速暫態(tài)現(xiàn)象的來源 隔離開關(guān)、斷路器的操作現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)或運(yùn)行過程的接地故障快速暫態(tài)現(xiàn)象內(nèi)部傳播在GIS內(nèi)部傳播外部傳播在GIS外部傳播內(nèi)部快速暫態(tài)過程外殼電壓瞬變過程電磁瞬變過程GIS外部暫態(tài)過程TRV作用于內(nèi)部導(dǎo)體的殼體VFTO作用于內(nèi)部導(dǎo)體和殼體TVE作用于外殼與地之間TEMF殼體向外輻射FTOGIS外部一次設(shè)備危害GIS內(nèi)部設(shè)備危害二次設(shè)備危害GIS相鄰設(shè)備內(nèi)部暫態(tài)是在GIS內(nèi)部的暫態(tài)過程，所形成的過電壓作用于GIS內(nèi)部導(dǎo)體和殼體之間，危害GIS內(nèi)部的絕緣，包括斷路器操作引起的瞬態(tài)恢復(fù)電壓（Transient Recovery Voltage，簡稱TRV），隔離開關(guān)操作產(chǎn)生的快速暫態(tài)過電壓。隔離開關(guān)觸頭間隙兩端的電壓在幾個納秒內(nèi)突然跌落，電壓陡波在GIS內(nèi)不斷產(chǎn)生行波，來回傳播，并且發(fā)生復(fù)雜的折射、反射和疊加。其中，Us(t)為電源電壓，Za為電源等效阻抗，l1，l2分別代表電源及負(fù)載側(cè)的母線。由于頻率過高，在電流過零時電弧仍不會熄滅，知道高頻振蕩衰減完畢，電弧才會熄滅，第一次復(fù)燃過程結(jié)束。由于GIS隔離開關(guān)操作引起的高頻暫態(tài)過電壓可能達(dá)到多高的峰值，所持觀點(diǎn)不同，大多數(shù)情況下最高過電壓幅值（標(biāo)么值）。 —Tippler火花常數(shù)，=50kVns/cm。可以通過下面公式近似求得 （）其中：=860kV/(cm電極凹凸不平、表面粗糙或存在微粒，均會導(dǎo)致上升時間加長。 1MHz左右的基本振蕩頻率主要由電源與負(fù)載側(cè)的電容與電感振蕩形成。更高頻率的特高頻振蕩是由于VFTO在GIS內(nèi)部相鄰部件間不斷折射、反射和疊加形成的，通常電壓幅值較低，所以對電氣設(shè)備的影像基本不用考慮。（1） 老化效應(yīng)與一般切容性負(fù)荷的原理相同，GIS隔離開關(guān)在切、合容性負(fù)載時，會產(chǎn)生多次重燃。此外，電弧燃燒也會產(chǎn)生一些導(dǎo)電微粒，微粒在電場作用下很容易著附在絕緣部件表面，使絕緣子沿面閃絡(luò)電壓降低。當(dāng)電壓升高10%，