3 計(jì)算模型的確定
3.1計(jì)算模型
研究表明利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算是比較有效的[8],只是在計(jì)算前必須根據(jù)自己產(chǎn)品的特點(diǎn),試驗(yàn)回路或變電站的具體情況,對(duì)模量損耗電阻、接地電阻等計(jì)算參數(shù)進(jìn)行一定的假設(shè),并且通過(guò)計(jì)算和實(shí)測(cè)來(lái)校正這些假設(shè),最終才能達(dá)到比較準(zhǔn)確的計(jì)算。
EMTP程序包含有對(duì)有耦合的平行多導(dǎo)體系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的計(jì)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(wú)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(guò)程解,再反變換求出相量上的暫態(tài)過(guò)程解。
利用EMTP程序進(jìn)行計(jì)算時(shí),必須輸入模量參數(shù)。本文使用電纜/GIS參數(shù)計(jì)算程序及EMTP程序?qū)?guó)外某公司試品進(jìn)行了模擬計(jì)算,并與其實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
通過(guò)對(duì)比計(jì)算可以得出結(jié)論:利用GIS參數(shù)計(jì)算程序得出的衰減電阻太小,可能是因?yàn)閂FFT過(guò)程十分復(fù)雜,只通過(guò)簡(jiǎn)單的理論計(jì)算很難真實(shí)地反映GIS中的各種損耗。所以需要通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算的對(duì)比來(lái)調(diào)整參數(shù)的設(shè)置,才能使計(jì)算比較真實(shí)。本文采用了加大衰減電阻的方法使計(jì)算波形與實(shí)測(cè)波形從整體上看比較相似。
3.2模擬計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比
此次試驗(yàn)(方式1)的典型關(guān)合示波圖見(jiàn)圖3、圖4。圖3中1號(hào)線為負(fù)荷側(cè)VFFO波形,2號(hào)線為電源側(cè)VFFO波形,圖4為隔離開(kāi)關(guān)關(guān)合全過(guò)程示波圖。其中1號(hào)線為電源側(cè)電壓Vs,2號(hào)線為負(fù)荷側(cè)電壓V1。
需要說(shuō)明的是圖4中負(fù)荷側(cè)電壓(2號(hào)線)在隔離開(kāi)關(guān)熄弧后并沒(méi)有保持一條直線,這是由于測(cè)量系統(tǒng)的輸入阻抗造成的衰減。
圖5是經(jīng)過(guò)多次調(diào)整后模擬計(jì)算的負(fù)荷側(cè)VFFO波形,與圖3的實(shí)測(cè)結(jié)果(1號(hào)線)從整體上看比較相似。計(jì)算過(guò)電壓為2.34p.u.,比實(shí)測(cè)最大過(guò)電壓小3%。
4 多次重燃的研究
對(duì)隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)合全過(guò)程進(jìn)行重燃計(jì)算需要知道隔離開(kāi)關(guān)斷口的擊穿特性,但這種數(shù)據(jù)以前是沒(méi)有的。本文在被試隔離開(kāi)關(guān)上進(jìn)行了一系列試驗(yàn),并將隔離開(kāi)關(guān)的分合閘特性也考慮了進(jìn)去,也力圖比較真實(shí)地反應(yīng)出開(kāi)合重燃的全過(guò)程。
在將擊穿電壓與分合時(shí)間的關(guān)系轉(zhuǎn)換為EMTP的輸入數(shù)據(jù)后對(duì)隔離開(kāi)關(guān)3種試驗(yàn)方式的重燃過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算。
綜合計(jì)算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):對(duì)于合閘,方式1的過(guò)電壓最高;而分閘方式2是非??量痰?;無(wú)論是合閘還是分閘,方式3產(chǎn)生的過(guò)電壓都是最低的,因此方式3并不是考核隔離開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的過(guò)電壓,只是為了考核隔離開(kāi)關(guān)開(kāi)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(yàn)電壓并未乘以1.1也是這個(gè)原因。
另外計(jì)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(duì)地過(guò)電壓)非常高,在一個(gè)算例中達(dá)到了3.0p.u.(494×3=1482kV),而且理論上可能會(huì)更高。因此,隔離開(kāi)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(kāi)斷。
另外通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn),在方式2的試驗(yàn)中,如果在剛剛進(jìn)行完開(kāi)斷操作而且短母線上殘留有電荷,再馬上關(guān)合隔離開(kāi)關(guān),這時(shí)將是十分危險(xiǎn)的。因?yàn)槿绻P(guān)合相位正好是工頻電壓的峰值,產(chǎn)生的暫態(tài)過(guò)電壓將非常高。對(duì)這種情況進(jìn)行了模擬,在這一計(jì)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(kāi)關(guān)產(chǎn)生的過(guò)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(shí)際運(yùn)行時(shí)還是應(yīng)該盡量避免產(chǎn)生高的VFFO。如果有接地開(kāi)關(guān),可以在關(guān)合隔離開(kāi)關(guān)之前先用接地開(kāi)關(guān)把短母線上面的電荷放掉,這樣就可以把過(guò)電壓控制在一定的范圍內(nèi)。
5 結(jié)論
本文在實(shí)際隔離開(kāi)關(guān)上通過(guò)試驗(yàn)獲得了隔離開(kāi)關(guān)擊穿電壓與分合時(shí)間的關(guān)系特性,并以此為依據(jù)進(jìn)行了隔離開(kāi)關(guān)重燃的數(shù)值研究,這在國(guó)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(duì)推進(jìn)隔離開(kāi)關(guān)重燃的深入研究具有一定的意義。
對(duì)GIS及隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行類似試驗(yàn)十分困難且具有很大的局限性,計(jì)算機(jī)可以比較好地對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行模擬計(jì)算。本文通過(guò)大量對(duì)比計(jì)算對(duì)GIS建立了計(jì)算模型,與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)比表明計(jì)算的比較準(zhǔn)確。
計(jì)算表明,試驗(yàn)方式2是比較苛刻的,開(kāi)斷時(shí)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)斷口考核很嚴(yán),關(guān)合時(shí)可能產(chǎn)生比方式1關(guān)合時(shí)更高的過(guò)電壓。