【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 負(fù)載側(cè)的電容與電感振蕩形成。基頻振蕩頻率過電壓的幅值并不高，對(duì)GIS的絕緣一般不構(gòu)成威脅，但對(duì)與GIS相連的設(shè)備，可能會(huì)引起基本頻率諧振過電壓。幾十MHz的高頻振蕩頻率是VFTO在GIS內(nèi)發(fā)展形成，其過電壓的幅值取決于隔離開關(guān)觸頭首次擊穿時(shí)隔離開關(guān)動(dòng)靜觸頭間的等效電感和電容值及擊穿后系統(tǒng)的等效電感和電容值。高頻振蕩是VFTO最重要的部分，是損壞電氣設(shè)備絕緣的重要因素，并且決定著GIS的絕緣水平。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(duì)電氣設(shè)備的影像基本不用考慮。 VFTO對(duì)設(shè)備絕緣的影響VFTO出現(xiàn)在GIS內(nèi)部，也傳播到GIS外部，稱為FTO。出現(xiàn)在架空線路與地之間，也出現(xiàn)在GIS金屬外殼與地之間，同時(shí)，它還通過架空線傳播到與GIS相連的其它電氣設(shè)備上。因而無論在GIS內(nèi)部或外部，均可能遭受VFTO的威脅，在設(shè)備設(shè)計(jì)中必須考慮。（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(shí)，會(huì)產(chǎn)生多次重燃。燃弧時(shí)間相對(duì)于隔離開關(guān)的操作時(shí)間而言非常短，因此，隔離開關(guān)在動(dòng)作一次有可能發(fā)生數(shù)十次甚至數(shù)百次的重燃。每一次重燃，就有可能產(chǎn)生VFTO，并產(chǎn)生由引起的具有一定電壓幅值的快速瞬變過程，于是就有可能使GIS內(nèi)部設(shè)備在一個(gè)相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)經(jīng)受千次VFTO的考驗(yàn)。這對(duì)于其絕緣而言無異于接受一種性質(zhì)與截波相似的老化試驗(yàn)，給絕緣帶來累積損傷。此外，電弧燃燒也會(huì)產(chǎn)生一些導(dǎo)電微粒，微粒在電場(chǎng)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?？紤]到承受電壓和吸收能量后的熱容量問題時(shí)，特別是環(huán)氧樹脂絕緣子、電容器等由熱產(chǎn)生老化和化學(xué)變化，從而導(dǎo)致強(qiáng)度性能和沿面放電性能大大降低。以電容器為例簡(jiǎn)述熱老化效應(yīng)的危害，電容器的絕緣介質(zhì)工作壽命與有機(jī)絕緣材料老化的一邊規(guī)律相符，即 (）式中，Z——絕緣介質(zhì)的工作壽命； U——電容器的工作電壓； ——取決于介質(zhì)材料與結(jié)構(gòu)的指數(shù)，一般取7～9。由上式可知，電容器工作電壓升高，可縮短其使用壽命。當(dāng)電壓升高10%，電容器的壽命就要縮短1/2。如果長(zhǎng)期承受過電壓作用?？墒菇橘|(zhì)損耗增大引起發(fā)熱，使介質(zhì)溫度升高，進(jìn)一步引起分解、碳化等化學(xué)變化，從而導(dǎo)致電容器滲油，甚至爆炸。國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)類似事故，應(yīng)該得到更多的重視（2） 形成匝間、層間過電壓電磁波在氣體中傳播的速度為30cm/ns。因而對(duì)于一個(gè)上升時(shí)間為10ns。當(dāng)在變壓器、電容套管等結(jié)構(gòu)內(nèi)的匝間、層間時(shí)，電的傳播時(shí)間可以與陡波上升時(shí)間相比，陡波會(huì)在類似結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生很大的電位差。隔離開關(guān)觸頭間隙擊穿電壓瞬間產(chǎn)生的階躍行波傳到變壓器時(shí)，相當(dāng)于在變壓器端部施加了一個(gè)陡波頭電壓波，可能在變壓器繞組內(nèi)部激發(fā)起極高的諧振過電壓。這一點(diǎn)對(duì)直接和非直接連接的變壓器有同樣的危害，只是后者遭受到的VFTO電壓頻率較低。對(duì)于直接相連的變壓器，該陡波的上升時(shí)間只有數(shù)十納秒，遠(yuǎn)小于雷電沖擊截波試驗(yàn)的波頭上升時(shí)間（），而通過SF6—油套管傳播引起的高達(dá)數(shù)兆赫的頻率，易在變壓器繞組上產(chǎn)生極不均勻的匝間電壓分布，危害很大。對(duì)于非直接相連的變壓器，因?yàn)槎覆ㄔ趥鬏斶^程中進(jìn)過了兩個(gè)套管和一段架空線，使陡波頭趨于平緩，與雷電沖擊截波相近，能傳送的最高頻率約為1MHz左右。（3） 形成對(duì)二次設(shè)備的干擾電壓變電站中一次回路和二次回路之間存在著電和磁的聯(lián)系，因此，在一次回路發(fā)生的任何形式的暫態(tài)過程都會(huì)通過不同的耦合途徑傳入二次回路中形成暫態(tài)干擾。GIS中的暫態(tài)電磁場(chǎng)耦合到外部環(huán)境中，本身是一個(gè)低能量現(xiàn)象，目前尚無記錄證明它對(duì)人身健康問題有直接的危險(xiǎn)。但是，這種外部暫態(tài)電磁場(chǎng)將影響到GIS外部的電子設(shè)備，可在電子電路內(nèi)感應(yīng)電壓或電流。而暫態(tài)電流還會(huì)引起暫態(tài)電位升高，對(duì)二次側(cè)的測(cè)量、監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。電磁場(chǎng)的頻率取決于GIS的具體位置。靠近殼體電場(chǎng)的典型幅值可達(dá)每米數(shù)十千伏。由于電站內(nèi)的傳導(dǎo)干擾遠(yuǎn)大于輻射干擾，計(jì)算二次電纜上的干擾電壓時(shí)，常常忽略輻射干擾。隨著GIS設(shè)備額定電壓等級(jí)的提高，以及變電站中的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的增大，電磁兼容問題將會(huì)越來越值得關(guān)注。此外，當(dāng)VFTO在母線上傳播時(shí)，會(huì)因二次設(shè)備與高壓母線間的分布電容而耦合到二次電纜的芯線上，通過電流互感器（TA）或者電容耦合式電壓互感器（CCVT）的一次側(cè)及一次與二次的法拉第屏蔽層之間的寄生電容而容性地耦合到二次側(cè)。這樣，高壓母線上的暫態(tài)電壓電流會(huì)直接耦合到屏蔽或未屏蔽的TA或CCVT電纜的內(nèi)部導(dǎo)線，進(jìn)而對(duì)二次設(shè)備造成干擾。由于二次設(shè)備與控制室相連，是繼電保護(hù)、控制輸入信號(hào)的載體。干擾電壓以行波的形式傳播到二次電纜末端，將在監(jiān)控系統(tǒng)中產(chǎn)生干擾電流及電壓，從而影響在線檢測(cè)及二次保護(hù)系統(tǒng)。 VFTO的預(yù)防措施及建議目前針對(duì)VFTO較高的問題，提出了一些抑制措施，其中大多涉及隔離開關(guān)本身的設(shè)計(jì)制造問題，有的則是GIS的設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作問題。（1）提高觸頭的分合閘速度?？梢詼p少重燃次數(shù)、縮短燃弧時(shí)間，使出現(xiàn)快速暫態(tài)過程的幾率減少，也可以在一定程度上降低過電壓幅值（2）在保持電場(chǎng)基本均勻或稍不均勻、不破壞開關(guān)絕緣的完整性的前提下，適當(dāng)增加觸頭間的不對(duì)稱（如不對(duì)稱度為15%），以降低殘余電荷。這一方面可以減少重燃過程，降低過電壓幅值，另一方面又可以減少分布在絕緣體表面的自由導(dǎo)電粒子的不均勻?qū)^緣強(qiáng)度的削弱。（3）在觸頭之間裝設(shè)分合閘電阻。研究表明，選用適當(dāng)?shù)碾娮柚担s幾百歐姆），可以加快VFTO衰減速度，減少對(duì)設(shè)備的損害。（4）采用氧化鋅避雷器保護(hù)。由于VFTO波頭很陡，帶間隙的碳化硅避雷器不可能可靠保護(hù)，只有采用無間隙養(yǎng)護(hù)新避雷器來限制才比較有效。要注意每個(gè)避雷器對(duì)VFTO的保護(hù)距離有限，可能需要幾個(gè)避雷器才能保護(hù)整個(gè)GIS。（5）采用接地開關(guān)泄放殘余電荷。研究表明。（6）目前也有采用GIS裝設(shè)電抗器的方法來限制VFTO（7）在二次設(shè)備的入口處裝高頻濾波器，或者采用屏蔽措施，以減小VFTO對(duì)二次設(shè)備的危害。7沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第三章 電磁暫態(tài)程序EMTP第三章 電磁暫態(tài)程序EMTP 程序主菜單EMTP(Electro Magnetic Transient Program)是目前世界上使用最為普遍的電磁暫態(tài)計(jì)算軟件。它采用數(shù)值方法解決時(shí)域傳輸線方程的重要工具，其中無損線的電報(bào)方程的解決采用貝龍杰法。1984年以后，EMTP程序主要分為兩個(gè)分支，一支以DCG為代表，試圖將EMTP程序商業(yè)化；另一支即ATP—EMTP，他繼續(xù)保持EMTP程序的可免費(fèi)性使用。ATP—EMTP是時(shí)域計(jì)算電—機(jī)械或電磁暫態(tài)現(xiàn)象的仿真軟件，能處理計(jì)算大型的復(fù)雜電路。對(duì)于PC機(jī)的版本，該軟件能處理3000個(gè)之路的電路、3000個(gè)節(jié)點(diǎn)、1200個(gè)開關(guān)、340個(gè)電源、460個(gè)非線性原件、45個(gè)同步發(fā)電機(jī)。 ATP主窗口系統(tǒng)菜單：包括可能的視窗作用：關(guān)閉，調(diào)整大小，恢復(fù)，移動(dòng)，最小化，最大化或調(diào)整大小以及下一步。標(biāo)題文本：標(biāo)題文本在主視窗情況下啊的程序名和在電路視窗情況下的當(dāng)前電路名。想要移動(dòng)窗口，在標(biāo)題文本區(qū)域壓下并拖拽。從主菜單可以選擇所有ATP軟件提供功能。File：打開和保存電路文件，新建，輸入/輸出電路文件，創(chuàng)建附注和元文件/位圖文件，打印當(dāng)前文件并退出Edit：電路編輯：復(fù)制/粘貼/刪除/多重復(fù)制/跳過/旋轉(zhuǎn)，選擇，移動(dòng)標(biāo)簽和復(fù)制圖畫到剪切板和撤銷/恢復(fù)等等View：工具欄，狀態(tài)欄和注釋欄開/關(guān)，縮放，更新和視窗選項(xiàng)ATP：創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)名，制作ATP文件，編輯ATP文件，ATP文件設(shè)置，運(yùn)行任務(wù)。Objects：編輯幫助文件，為模型以及用戶指定的對(duì)象創(chuàng)建新的文件Tools：圖標(biāo)編輯器，幫助文件編輯器，文本編輯器，各種程序選項(xiàng)的設(shè)置 Window：電路文件的安排，地圖窗口Help：關(guān)于盒子和視窗幫助文件系統(tǒng) 電路的搭建和參數(shù)的設(shè)置 （1） 打開主菜單選擇新的命令，創(chuàng)建一個(gè)新的電路窗口（2） 電源：直流電源從下面選擇電源導(dǎo)線， 直流電源的選擇電阻和電感 依照電源 在原件菜單中選擇Branch Linear，然后依次選擇Resistor和Inductor原件 （3） 我們想測(cè)流過半導(dǎo)體電橋的電流?？梢酝ㄟ^增加一個(gè)測(cè)量開關(guān)（switch）來實(shí)現(xiàn)。在原件菜單中選擇Probes﹠3phase和probe Volt de 得到按上述會(huì)很簡(jiǎn)單的把電路搭建成功，搭建好之后我們要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，下面我們以電壓源為例 用鼠標(biāo)左鍵雙擊電壓源會(huì)出現(xiàn)如下圖所示窗口我們要在這里對(duì)電壓源的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置設(shè)置好之后電擊OK，其余原件的參數(shù)設(shè)置基本相同。 ATP文件是一個(gè)ATP需要來仿真一個(gè)電路的文件。ATP文件可以通過ATP菜單選擇make file命令。在建ATP文件前，需要制定各種各樣的參數(shù)。修改這些參數(shù)可以通過setting/simulation下屬菜單選擇，如圖 間隔時(shí)間以秒計(jì)、仿真結(jié)束時(shí)間以分計(jì)、X opt=0電感以為單位、Copt=1電容以為單位。設(shè)置好后運(yùn)行ATP一次點(diǎn)擊run ATP、Make file as、plot XY得例如我們選擇v:vs電擊Plot得到如圖所示波形在ATPD raw中按F3，在setting里選擇Fre