摘 要：隨著我國社會和經濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對電能的需求量不斷增加，可以說電能成為國家經濟的命脈，直接關系到人們的正常生產和生活。由于社會對電能需求量的不斷增加，近年來我國電力行業(yè)也取得了較快的發(fā)展，電壓等級也在不斷的提升，在這種情況下，全封閉式氣體絕緣變電站（Gas Insulated Substations，簡稱GIS）得以廣泛的應用。但在750千伏全封閉式氣體絕緣變壓站內在對隔離開關進行操作時會導致快速暫態(tài)過電壓即VFTO的發(fā)生，使變壓器匝間絕緣和GIS絕緣都會產生不同程度的損害。所以在我國750千伏示范工程投產以來，為了有效的避免VFTO問題給GIS的安全運行帶來較大的影響，所以一直采用倒閘方式對GIS中的隔離開關進行停電操作，但隨著750千伏電網規(guī)模的不斷擴大，停電操作的倒閘方式已經越來越影響到750千伏電網的正常調度、運行和維護工作，對電網事故發(fā)生時的快速處置和恢復產生了較大的影響，所以需要對VFTO測量技術進行深入的分析，確保VFTO問題得以解決。

關鍵詞：750千伏電壓；GIS；VFTO 測量；安全運行

前言

長期以來我國一直沿用傳統(tǒng)的空氣絕緣變電站，即AIS，但在750千伏電網中用了GIS-氣體絕緣變電站，其是采用六氟化太硫作為絕緣和滅弧的介質，具有良好的絕緣性能和滅弧性能，除了變壓器和架空線以外的所有高壓電器設備管理都將其密封在接地金屬筒中。但目前GIS應用越來越廣泛，而且電網電壓也開始不斷提升，在這種情況下，一些問題得以更加突顯出來。特別是在GIS隔離開關接地開關和隔離器操作時，則會導致頻率高及波頭陡的快速暫態(tài)過電壓VFTO得以產生，從而導致GIS主回路發(fā)生對地故障，而且相鄰設備的絕緣還會導致不同程度的損害發(fā)生。所以為了確保設備運行的安全性，目前開始加大了對VFTO測量系統(tǒng)的研究力度，確保其能達到對工頻及上百兆高頻信號的寬頻帶準確測量，從而獲取準確的VFTO幅值及頻率特性。

1 VFTO的產生與危害

VFTO作為一種瞬態(tài)過電壓，其通常是指波前時間在3～100ns范圍內過電壓，這種過電壓多發(fā)生在GIS內部開關進行開合或是開斷母線電容電流時，由于VFTO的存在，從而導致多次復燃的發(fā)生，使觸頭間隙兩端的電壓會在瞬間發(fā)生跌落，而且GIS由于結構較緊湊，從而導致各元件之間存在著較小的間距，節(jié)點較多，這樣就會導致電壓陡波會產生反復的傳播，從而在GIS內部形成高頻及特高頻分量的瞬態(tài)過電壓。為了有效的降低暫態(tài)過電壓所給GIS帶來的危害，則需要確保負載開關與斷路器的運動速度保持在較快的水平，這樣在對電流進行關合開斷過程中則復燃的機率則會較小，所產生的暫態(tài)過電壓不會對GIS帶來較大的危害。相反情況下，則會導致多次復燃的發(fā)生，在每次復燃時都會導致高頻振蕩產生，所以GIS內部VFTO問題的產生主要是由于對隔離開關操作所引起的。同時當暫態(tài)過電壓發(fā)生時，其還可以作用于GIS內部導體和殼體之間，從而對GIS設備和相連的設備產生較大的危害，導致殼體電們出現(xiàn)升高或是產生電磁波產生，嚴重危及敏感二次設備運行的安全性。目前電網運行電壓得以不斷提升，而且GIS內氣壓也在不斷提高，在這種情況下，VFTO問題越發(fā)的嚴重，而且在進行隔離開關切合時，由于會在小電容電流時帶來嚴重的重擊，從而導致電壓上升的速度不斷加快，過電壓幅值達到較高的水平，給運行中的設備帶來極大的危害。

2 VFTO測量方法

VFTO的測量難點在于：脈沖波形很陡、頻帶寬，對測量系統(tǒng)要求較高；加上GIS本身對測量系統(tǒng)要求特殊，既要保證GIS的正常運行同時又不能改變GlS內部的電場分布，還要便于安裝和移動?，F(xiàn)討論如下。

2.1 內部測量方法

對GIS內部的VFTO測量，主要通過下面兩種方法獲取過電壓信號：（1）使用內置電場探頭獲取過電壓信號，例如將無阻傳感器直接連接到GIS斷路器端蓋上。其中，高壓臂由GIS的高壓母線與電容探頭的上極板構成；低壓臂由電容探頭通過絕緣介質與GIS管殼構成，所測得的陡波前過電壓為安裝傳感器點的電壓值。此種方法的缺點是試驗布置程序相對繁瑣，不易測量。（2）使用外置傳感器獲取過電壓信號，如使用微積分測量系統(tǒng)測量VFTO，在盆式絕緣子表面加裝測量電極，再通過微積分電路引出信號。此種方法無需改變GIS的結構，對其內部電場分布也不會受到影響；同時可在多處安裝測量電極，多點測量VFTO。此方法的不足之處是對測量電極有一定的要求，過寬或過窄都不適宜，須有經驗的人員進行測量，與內置式傳感器比較，其抗干擾能力較差。

2.2 外部VFTO測試方法

對于外部VFTO的測量，目前，外通常采用以下兩種方法獲取過電壓信號。（1）通過電場探頭。如J Christian等人采用電場傳感器在變壓器的高壓入口處對外部VFT0進行測量，經過多次的測試，得到幅值1.5～2.5p.u，頻率在60MHz內，由主變側DS操作引起的電壓峰值最大，尤其是與之相連的母線處。（2）通過電容分壓器，雖然該類分壓器對穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)波形的響應特性都不錯，但是除了考慮交流沖擊和阻抗匹配等問題以外，還需要考慮設備費用的問題。通常是利用已有的電網設備，在不增加電網一次設備能夠保證系統(tǒng)安全運行的情況下，實現(xiàn)對VFTO的測量。對110kV以上電器設備中，可埋有測量屏用于監(jiān)測套管，在變壓器套管末屏接上一個低壓電容，形成一個電容分壓器。

3 結束語

隨著近年來我國電網750千伏全封閉式氣體絕緣變電站的投入和運行，VFTO問題已經成為GIS運行安全的重要影響因素，所以需要加強對VFTO測量技術的深入分析和研究，確保能夠采取科學有效的方法來解決VFTO問題，確保GIS安全、穩(wěn)定的運行。在對GIS內VFTO進行測量時，不能對GIS內部的電場分布進行改變，而且GIS測試件的絕緣強度也不能受到影響，所以需要在GIS內部進行傳感器的設置，由于其具有較強的抗干擾性和靈敏度，可以有效的提高測量的準確性，但其需要提前進行安裝，而且會導致GIS內部電場的分布受到一定的影響。所以在對傳感器進行安裝時，可能將其安裝在GIS艙蓋板內部，確保外殼的內面與傳感器的平板處于一個水平面內，這樣可以有效的使其對GIS電場分布的影響降至最低水平。也可以利用外圍傳感器，其不僅安裝具有較好的靈活性，而且不會對系統(tǒng)的運行帶來影響，具有較高的安全性，但這種安裝方法其靈敏度和抗干擾能力都會處于較低的水平，所以為了能夠有效的提高絕緣水平和抗電磁感應干擾能力，則可以利用光纖測量系統(tǒng)來進行測量。

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