[發明專利]一種GIS變電站中變壓器的VFTO防護裝置及方法

有效

• 申請號: 201410435431.0
• 申請日: 2014-08-31
• 公開（公告）號: CN104158163B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 張重遠;王增超;李春燕;張欣
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;H02H7/16
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司13108
• 代理人: 李羨民,達麗娜

技術領域

本發明涉及變電技術領域，特別是一種GIS變電站中用于對變壓器的VFTO進行防護的裝置。

背景技術

氣體絕緣變電站（Gas?Insulated?Substation，簡稱GIS），又稱為全封閉組合電器，與空氣絕緣變電站相比，它具有占地面積小、運行安全、維護方便以及與周圍環境隔絕等諸多優點，因此氣體絕緣變電站在世界各地的應用越來越廣泛，尤其在大都市的配電站更是如此。GIS內的隔離開關和斷路器在切合過程中，由于開關觸頭斷口的重復擊穿，會在氣體絕緣變電站內部產生振蕩頻率高達數百兆赫茲的特快速暫態過電壓（Very?Fast?Transient?Overvoltage，?簡稱VFTO），VFTO的電壓幅值并不很高，通常低于雷電過電壓的幅值，因此采用常規避雷器難以對其進行防護；另外?VFTO還有一個特點，即陡度過高，這會對變壓器線圈本身內部的絕緣，即縱絕緣產生嚴重威脅，所以在GIS中對VFTO的防護就顯得異常重要。

目前抑制VFTO的方法主要有以下幾種：

1）采用快速動作隔離開關。快速動作隔離開關的抑制原理是縮短隔離開關切合時間以減少重復擊穿的次數，縮短燃弧時間，降低VFTO出現的幾率，也可以在一定程度上降低最高過電壓的倍數。但是快速動作隔離開關的使用并不能完全解決由VFTO帶來的問題。

2）隔離開關并聯合閘電阻。含并聯電阻的隔離開關工作原理為:在觸頭閉合時，并聯電阻被旁路，從而不接入電路；在觸頭擊穿或重燃時，動觸頭與合閘電阻形成燃弧通道，電阻接入電路；在觸頭完全斷開時，電弧熄滅，并聯電阻也不接入電路。電阻的阻尼作用使行波上升時間下降、幅值降低，但合閘電阻使隔離開關結構復雜，制造難度增大，且發熱量大。

3）采用鐵氧體磁環。鐵氧體是高頻導磁材料，將鐵氧體磁環套在GIS隔離開關兩端的導電桿上，由于鐵氧體磁環的高頻特性，相當于在開關斷口和空載母線間串入了一個阻抗，能夠改變導電桿局部的高頻電路參數，增加行波能量的損耗，阻尼行波的傳播，從而抑制VFTO。但在實際GIS應用中，鐵氧體磁環的飽和效應會使抑制效果大打折扣。

上述三種常用的方法中除自身缺陷以外，均需要對GIS中的設備進行硬件以及結構上的改變，這就需要變電站進行大規模、長時間的停電改造，成本高，且停電會造成間接損失。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種GIS變電站中變壓器的VFTO防護裝置，它無需對GIS中現有設備進行硬件及結構改造即可有效抑制VFTO的防護裝置，以解除VFTO對GIS變壓器的威脅，達到保護變壓器的目的。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下：

一種GIS變電站中變壓器的VFTO防護裝置，所述GIS變電站中的GIS設備與變壓器之間的線路上設置有避雷器，所述避雷器的兩端并聯電容器。

上述GIS變電站中變壓器的VFTO防護裝置，所述電容器所在支路上串聯熔斷器，熔斷器連接在電容器的進線側。

上述GIS變電站中變壓器的VFTO防護裝置，所述電容器的兩端并聯由放電線圈和開關構成的放電支路。

一種GIS變電站中變壓器的VFTO防護方法，在所述GIS變電站中的GIS設備與變壓器之間的線路上設置有避雷器，并在避雷器的兩端并聯電容器；電容器容值選擇按如下原則進行：

A、確定變壓器的電壓等級、線路波阻抗以及變壓器的耐受電壓；

B、根據傳輸線的波過程原理得到VFTO經過電容器以后的電壓時域表達式，對表達式求時間的導數獲得侵入變壓器入口的VFTO陡度；

C、根據變壓器能承受的最大陡度值計算電容器容值的下限；

D、根據直配電機防雷保護所用的電容值，確定防護電容容值的上限。

由于采用了以上技術方案，本發明取得了如下技術進步：

本發明采用并聯電容器來對變壓器進行防護，通過計算分析可以選擇合適的電容值達到降低VFTO陡度的目的，與此同時，不會對GIS的正常運行造成影響。相比其他防護手段，采用并聯電容器的方法適用范圍更加廣泛，降陡明顯且安裝方便，不會改變現有元器件的結構，與主變現有的避雷器配合可以把VFTO幅值和陡度限制在可接受的范圍內。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是VFTO通過電容器的等效電路圖。

圖中各標號表示為：MOV、避雷器，C、電容器，L、放電線圈，FU、熔斷器。

具體實施方式

下面將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。