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VFTO比较:典型500kV和1000kV GIS变电站

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面将选取某500kV GIS变电站以及远期某1000kV GIS变电站为计算模型,仿真计算在典型的隔离开关操作方式下VFTO对GIS本体以及主变的影响。1)VFTO对变电站主变纵绝缘的影响对于算例一和算例二中的500kV GIS变电站和1000kV GIS变电站,在三种典型的隔离开关操作方式下,入侵主变端口的VFTO波前陡度如表7-6所示。因此,VFTO对1000kV GIS变电站中GIS本体主绝缘可能会构成威胁。

VFTO比较:典型500kV和1000kV GIS变电站

下面将选取某500kV GIS变电站以及远期某1000kV GIS变电站为计算模型,仿真计算在典型的隔离开关操作方式下VFTO对GIS本体以及主变的影响。由于隔离开关加装并联电阻对VFTO有一定的削弱作用,从严考虑,本节讨论变电站中VFTO特性时,考虑隔离开关不加装并联电阻的情形。

算例一:500kV GIS变电站采用3/2接线,每串断路器串上断路器与隔离开关(CB101与DS1012)之间的平均距离约为2.5m,两个相邻的隔离开关(DS1012与DS1021)之间的平均距离为约6.5m;GIS出口套管与断路器串之间的GIS管道母线平均长度为15m;GIS出口套管与主变之间的架空线长度为107m。

算例二:1000kV GIS变电站采用3/2接线,每串断路器串上断路器与隔离开关(CB101与DS1012)之间的平均距离约为5m,两个相邻的隔离开关(DS1012与DS1021)之间的平均距离为约14m;GIS出口套管与断路器串之间的GIS管道母线平均长度为40m;GIS出口套管与主变之间的架空线长度为60m。

7.5.3.1 VFTO对GIS本体以及主变主绝缘的影响

在三种典型的隔离开关操作方式下,算例一和算例二所示的变电站内GIS本体和主变端口处的最大VFTO值如表7-5所示。

表7-5 典型隔离开关操作方式下GIS本体以及主变端口的VFTO幅值

由表7-5可知,投切主变时,主变端口处VFTO幅值很小,基本接近于零,可以认为几乎没有VFTO。这是因为合分DS1021以及DS1032时,这两个隔离开关通过断开的断路器与主变连接,因此,VFTO通过断路器断口电容传到主变端口,幅值很小,基本接近于零。

对于500kV GIS变电站,在三种典型的隔离开关操作方式下,变电站内GIS本体上的最大VFTO值为2.13p.u.,主变端口最大VFTO值为1.13p.u.,均远小于3.0p.u.的限制水平。另外,从VFTO的产生机理与特点中可知,VFTO的理论最大值可以达到3.0p.u.,但是在实际500kV GIS变电站中,VFTO在GIS内会有较大衰减,因此实际最大VFTO值小于3.0p.u.,对GIS本体以及主变主绝缘通常不会构成威胁。

对于1000kV变电站,在三种典型的隔离开关操作方式下,变电站内GIS本体上的最大VFTO值为2.38p.u.,主变端口最大VFTO值为1.09p.u.,其中GIS本体上的VFTO值超过限制水平,需重点防护。

综上以上分析,可以得到以下两点结论:①由于500kV系统中GIS本体主绝缘和主变主绝缘对VFTO的限制水平较高,达到3.0p.u.,实际上VFTO一般不会达到该值。因此,VFTO通常不会危及500kV GIS变电站中GIS本体主绝缘和主变主绝缘。②对于1000kV系统,由于GIS本体主绝缘和主变主绝缘对VFTO的限制水平分别降到2.32p.u.和2.18p.u.,且由前面的仿真计算分析可知,典型隔离开关操作方式下,1000kV GIS变电站中GIS本体上的VFTO幅值可能会超过2.32p.u.的限制水平。因此,VFTO对1000kV GIS变电站中GIS本体主绝缘可能会构成威胁。另外,由于主变端口距离产生VFTO的隔离开关较远,VFTO传播到主变端口时衰减较大,通常不会超过2.18p.u.的限制水平。因此,VFTO不会危及1000kV GIS变电站中主变主绝缘。

7.5.3.2 VFTO对主变纵绝缘的影响

本节主要研究VFTO对500kV和1000kV GIS变电站中主变纵绝缘的危害。首先针对算例一中的500kV GIS变电站和算例二中的1000kV GIS变电站,分析典型的隔离开关操作方式下,VFTO对主变纵绝缘的影响;在此基础上,针对更一般的典型的500kV和1000kV的GIS变电站,研究VFTO对其主变纵绝缘的影响,得到针对一般超/特高压GIS变电站适用的结论。

1)VFTO对变电站主变纵绝缘的影响

对于算例一和算例二中的500kV GIS变电站和1000kV GIS变电站,在三种典型的隔离开关操作方式下,入侵主变端口的VFTO波前陡度如表7-6所示。

表7-6 典型隔离开关操作方式下入侵主变的VFTO波前陡度

(www.xing528.com)

由表7-6可知,对于500kV和1000kV GIS变电站,三种操作方式下入侵主变的VFTO波前陡度均分别小于主变纵绝缘对VFTO波前陡度的限制水平1291kV/μs和1875kV/μs。因此,VFTO对500kV和1000kV GIS变电站内主变纵绝缘威胁不大。

2)架空线长度为0m时VFTO对变电站主变纵绝缘的影响

架设于GIS出口套管与主变之间的架空线对VFTO波前陡度有一定的削弱作用,在进行变电站的设计时,不同的变电站内该段架空线的长度通常不相同,对于上述500kV GIS变电站,该段架空线长度为107m;对于上述1000kV GIS变电站,该段架空线长度为60m。从严考虑,取该段架空线长度为0m,三种典型的隔离开关操作方式下入侵变电站内主变的最大VFTO波前陡度如表7-7所示。

表7-7 架空线长度为0m时典型隔离开关操作方式下入侵主变的VFTO波前陡度

对比表7-6、表7-7可知,在架设架空线的情形下入侵主变的VFTO波前陡度比没有架设架空线的情形要严重得多。因此,采用适当长度的架空线限制入侵主变VFTO波前陡度的效果很明显。对于上述500kV和1000kV GIS变电站,即使架空线长度为0m,最大VFTO波前陡度分别为1041kV/μs和1148kV/μs,仍没有超过各自电压等级的限制水平1291kV/μs和1875kV/μs,对主变纵绝缘仍然不构成威胁。

综上所述,即使GIS套管出口与主变之间的架空线长度为0m时,VFTO对上述500kVGIS变电站和1000kVGIS变电站的主变纵绝缘均不构成威胁,通常不需要加以防护。根据下文的分析可知,实际上,该结论对于一般的变电站也具有指导意义。

3)最严苛条件下VFTO对上述变电站中主变纵绝缘的影响

下面研究最严苛情形下VFTO对变电站中主变纵绝缘的影响。图7-14为典型500kV和1000kV GIS变电站中3/2接线的断路器串与主变之间的联接情况。通过调研国内一些著名GIS生产厂家可知,每串断路器上断路器与隔离开关之间的间距d3(如图7-14中EF段)以及隔离开关与相邻GIS出线口之间的间距d4(如图7-14中FG段)变化较小,基本可认为保持不变,因此,对于不同的变电站,这两段通常是变化不大,而GIS出口套管与主变之间的架空线长度d2(如图7-14中CD段)以及GIS出口套管与断路器串之间的GIS管道母线平均长度d1(如图7-14中AB段)通常是可以变化的。

图7-14 断路器串与主变之间的联接示意图

图7-14中EF段、FG段、AB段GIS母线和CD段架空线对入侵主变的VFTO波前陡度均会产生影响。在同一电压等级的不同变电站中,EF段以及FG段通常相差不大,且由仿真计算可知EF段和FG段在较小范围内变化时入侵主变的VFTO波前陡度变化很小,因此AB段和CD段成为影响入侵主变VFTO波前陡度的主要因素。由于AB段GIS母线和CD段架空线对入侵主变的VFTO波前陡度均有削弱作用,考虑最严苛的情形,即将AB段和CD段的长度同时设为0m时,仿真结果如表7-8所示。

表7-8 最严酷情形下典型隔离开关操作方式下入侵主变的VFTO波前陡度

由表7-8可知,即使在最严苛的条件下,入侵500kV和1000kV主变的VFTO波前陡度分别为1163kV/μs和1531kV/μs,与各自电压等级的限制水平1291kV/μs和1875kV/μs之间仍有超过10%的裕度,对主变纵绝缘仍不会构成威胁。因此,VFTO对典型500kV和1000kV GIS变电站主变纵绝缘通常威胁不大。

综上所述,对于典型的500kV和1000kV GIS变电站,即使在最为严苛的条件下,入侵主变的VFTO波前陡度仍没有超过限制水平,且有一定的裕度。因此,通常可以认为VFTO不会危及500kV和1000kV GIS变电站主变纵绝缘。

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