3 計算模型的確定
3.1計算模型
研究表明利用計算機(jī)進(jìn)行模擬計算是比較有效的[8],只是在計算前必須根據(jù)自己產(chǎn)品的特點(diǎn),試驗回路或變電站的具體情況,對模量損耗電阻、接地電阻等計算參數(shù)進(jìn)行一定的假設(shè),并且通過計算和實測來校正這些假設(shè),最終才能達(dá)到比較準(zhǔn)確的計算。
EMTP程序包含有對有耦合的平行多導(dǎo)體系統(tǒng)暫態(tài)過程的計算,它采用相模變換方法,把有耦合的各平行導(dǎo)體相量上的傳輸參數(shù)變換成無耦合的各模量上的傳輸參數(shù),據(jù)此利用Bergeron法求出模量上的暫態(tài)過程解,再反變換求出相量上的暫態(tài)過程解。
利用EMTP程序進(jìn)行計算時,必須輸入模量參數(shù)。本文使用電纜/GIS參數(shù)計算程序及EMTP程序?qū)饽彻驹嚻愤M(jìn)行了模擬計算,并與其實測結(jié)果進(jìn)行了對比。
通過對比計算可以得出結(jié)論:利用GIS參數(shù)計算程序得出的衰減電阻太小,可能是因為VFFT過程十分復(fù)雜,只通過簡單的理論計算很難真實地反映GIS中的各種損耗。所以需要通過試驗和計算的對比來調(diào)整參數(shù)的設(shè)置,才能使計算比較真實。本文采用了加大衰減電阻的方法使計算波形與實測波形從整體上看比較相似。
3.2模擬計算與試驗結(jié)果的對比
此次試驗(方式1)的典型關(guān)合示波圖見圖3、圖4。圖3中1號線為負(fù)荷側(cè)VFFO波形,2號線為電源側(cè)VFFO波形,圖4為隔離開關(guān)關(guān)合全過程示波圖。其中1號線為電源側(cè)電壓Vs,2號線為負(fù)荷側(cè)電壓V1。
需要說明的是圖4中負(fù)荷側(cè)電壓(2號線)在隔離開關(guān)熄弧后并沒有保持一條直線,這是由于測量系統(tǒng)的輸入阻抗造成的衰減。
圖5是經(jīng)過多次調(diào)整后模擬計算的負(fù)荷側(cè)VFFO波形,與圖3的實測結(jié)果(1號線)從整體上看比較相似。計算過電壓為2.34p.u.,比實測最大過電壓小3%。
4 多次重燃的研究
對隔離開關(guān)開合全過程進(jìn)行重燃計算需要知道隔離開關(guān)斷口的擊穿特性,但這種數(shù)據(jù)以前是沒有的。本文在被試隔離開關(guān)上進(jìn)行了一系列試驗,并將隔離開關(guān)的分合閘特性也考慮了進(jìn)去,也力圖比較真實地反應(yīng)出開合重燃的全過程。
在將擊穿電壓與分合時間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為EMTP的輸入數(shù)據(jù)后對隔離開關(guān)3種試驗方式的重燃過程進(jìn)行了計算。
綜合計算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):對于合閘,方式1的過電壓最高;而分閘方式2是非??量痰?;無論是合閘還是分閘,方式3產(chǎn)生的過電壓都是最低的,因此方式3并不是考核隔離開關(guān)產(chǎn)生的過電壓,只是為了考核隔離開關(guān)開合電容電流的能力。在表1中也可以看到,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方式3試驗電壓并未乘以1.1也是這個原因。
另外計算發(fā)現(xiàn),方式2中分閘的最后階段斷口兩側(cè)的電位差(并非對地過電壓)非常高,在一個算例中達(dá)到了3.0p.u.(494×3=1482kV),而且理論上可能會更高。因此,隔離開關(guān)斷口的絕緣耐受強(qiáng)度必須足夠大才能完成方式2的開斷。
另外通過模擬發(fā)現(xiàn),在方式2的試驗中,如果在剛剛進(jìn)行完開斷操作而且短母線上殘留有電荷,再馬上關(guān)合隔離開關(guān),這時將是十分危險的。因為如果關(guān)合相位正好是工頻電壓的峰值,產(chǎn)生的暫態(tài)過電壓將非常高。對這種情況進(jìn)行了模擬,在這一計算例中產(chǎn)生的暫態(tài)電壓峰值為2.32p.u.(還有可能更高)。
可以看到,隔離開關(guān)產(chǎn)生的過電壓值比標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐受水平低,但是由于其上升率比較高,在實際運(yùn)行時還是應(yīng)該盡量避免產(chǎn)生高的VFFO。如果有接地開關(guān),可以在關(guān)合隔離開關(guān)之前先用接地開關(guān)把短母線上面的電荷放掉,這樣就可以把過電壓控制在一定的范圍內(nèi)。
5 結(jié)論
本文在實際隔離開關(guān)上通過試驗獲得了隔離開關(guān)擊穿電壓與分合時間的關(guān)系特性,并以此為依據(jù)進(jìn)行了隔離開關(guān)重燃的數(shù)值研究,這在國內(nèi)尚屬首次。這一特性的獲得可以提高多次重燃模擬的準(zhǔn)確性和可信度,它對推進(jìn)隔離開關(guān)重燃的深入研究具有一定的意義。
對GIS及隔離開關(guān)進(jìn)行類似試驗十分困難且具有很大的局限性,計算機(jī)可以比較好地對這一現(xiàn)象進(jìn)行模擬計算。本文通過大量對比計算對GIS建立了計算模型,與實測結(jié)果對比表明計算的比較準(zhǔn)確。
計算表明,試驗方式2是比較苛刻的,開斷時對隔離開關(guān)斷口考核很嚴(yán),關(guān)合時可能產(chǎn)生比方式1關(guān)合時更高的過電壓。