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气体绝缘电站中残余电荷放电对特快速暂态过电压影响的研究

作　者: 于弘洋
导　师: 卢斌先
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 气体绝缘变电站特快速暂态过电压残余电荷传输线数值拉普拉斯反变换
分类号: TM86
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 46次
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内容摘要

气体绝缘变电站(GIS)在中国迅速发展的电力事业推动下被广泛的使用,同时电压等级也不断提高。然而由于气体绝缘变电站特有的结构以及电气特性,使得其在拥有众多优点的同时也具有许多不可避免的负面影响。隔离开关动作所产生的特快速暂态过电压(VFTO)就是GIS内的一种典型现象,该过电压波前时间短,振荡频率大,会对电站内部各部件的正常运行产生影响。在GIS隔离开关操作时,母线上会残留电荷,当残余电荷放电与隔离开关动作电源产生的VFTO相叠加时,可能产生更为严重的过电压,甚至发生事故。本文针对上述现象,首先,分析了残余电荷的产生原因、表现形式以及放电过程。基于传输线理论,从理论上分析并推导了沿线残余电压和残余电流的等效处理方法。随后,基于MATLAB编程环境,应用数值拉普拉斯反变换(NILT)法实现了对带残余电压母线各端点特快速暂态过电压进行了仿真计算,并与参考文献中的实验结果相对比,验证了本文方法的正确性；与在ATP-EMTP中建立的等效模型相对比,表明了与集总电容等效法相比本文方法更为准确的描述了残余电荷的放电过程。对直线型GIS母线和GIS网络进行了仿真计算,并分别研究了在不同残压幅值或不同带残压线路长度情况下各结点电压的变化规律,发现在具有相同残余电压的情况下,线路长度的变化对VFTO初期幅值影响不大,对后期幅值影响较大。最后,结合实际中的GIS母线,对其进行实际的残余电压放电实验,测量其放电过程中特定位置的电压波形,并与本文方法的仿真计算结果相对比,进一步证明了本文方法的正确性。本文研究了残余电荷对GIS内VTFO的影响,建立了更为准确的仿真计算模型,同时得到了一些有益的结论,为今后气体绝缘变电站VFTO的研究、设计与制造打下了良好的基础。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-11
    1.1.1 特快速暂态过电压  9-10
    1.1.2 残余电荷的产生及放电过程  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 本文研究特色及主要研究内容  13-14
第2章带残余电荷的传输线等效模型  14-21
  2.1 传输线理论与模型  14-16
  2.2 残余电荷的处理方法  16-19
  2.3 本章小结  19-21
第3章数值拉普拉斯反变换及方法验证  21-28
  3.1 数值拉普拉斯反变换概述  21-22
  3.2 数值拉普拉斯反变换的应用  22-23
  3.3 仿真计算  23-27
    3.3.1 方法的验证  23-25
    3.3.2 与ATP-EMTP计算结果对比  25-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章残压、线长对特快速暂态过电压的影响  28-47
  4.1 直线型GIS母线  28-37
    4.1.1 残余电压在直线型GIS母线中产生的响应  28-31
    4.1.2 残压幅值变化对VFTO的影响  31-34
    4.1.3 线路长度变化对VFTO的影响  34-37
  4.2 GIS网络VFTO的研究与分析  37-45
    4.2.1 残余电压在GIS网络中产生的响应  37-40
    4.2.2 残压幅值变化对GIS网络上VFTO的影响  40-41
    4.2.3 线路长度变化对GIS网络上VFTO的影响  41-45
  4.3 本章小结  45-47
第5章计算和实验结果的对比  47-54
  5.1 直线型GIS母线实体  47-48
  5.2 模型的简化与仿真  48-53
    5.2.1 模型的等效处理  49-50
    5.2.2 实验结果与仿真计算  50-51
    5.2.3 误差分析  51-53
  5.3 本章小结  53-54
第6章结论与展望  54-56
参考文献  56-58
攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果  58-59
致谢  59

气体绝缘电站中残余电荷放电对特快速暂态过电压影响的研究

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