超高壓gis標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，包括步驟：依據(jù)實(shí)際變電站GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸與電氣接線，計(jì)算各元件的等值阻抗，并依據(jù)各元件的幾何尺寸計(jì)算仿真模型中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)與母線的波阻抗參數(shù)和波速參數(shù)；依據(jù)各元件的幾何尺寸與模型參數(shù)，利用ATP-EMTP軟件建立仿真模型；確定仿真模型的接線方式和標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形參數(shù)；采用不同波頭的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波對(duì)同一接線方式進(jìn)行沖擊模擬；依據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)。該仿真模擬方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、安全性差和經(jīng)濟(jì)損失大等缺陷，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、安全性好和經(jīng)濟(jì)損失小的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高壓電仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear,簡(jiǎn)稱GIS)是特高壓電網(wǎng)中的重要組成設(shè)備之一，它將一座變電站中的斷路器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、母線、電纜終端、進(jìn)出線套管等優(yōu)化設(shè)計(jì)后分別裝在各自密封間中最后集中組裝在一個(gè)充以SF6作為絕緣介質(zhì)的整體外殼中。自上世紀(jì)60年代末問(wèn)世以來(lái)，在輸變電系統(tǒng)中得到了迅速發(fā)展，并占據(jù)著十分重要的地位。
[0003]GIS變電站一般為樞紐站，在電力系統(tǒng)中占有極其重要的地位。一旦遭受雷擊損壞，將會(huì)帶來(lái)大面積的停電事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。變電站的雷害事故來(lái)自兩個(gè)方面:ー是雷直擊于變電站，ニ是雷擊輸電線路產(chǎn)生的雷電波沿線路侵入變電站。
[0004]依據(jù)目前GIS現(xiàn)場(chǎng)沖擊耐壓試驗(yàn)中出現(xiàn)的ー些問(wèn)題，人們對(duì)大型超高壓GIS設(shè)備沖擊耐壓試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波時(shí)GIS內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的作用電壓和電壓分布情況以及試驗(yàn)波形下的耐壓考核等價(jià)性等問(wèn)題提出了質(zhì)疑。
[0005]在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在可靠性低、安全性差和經(jīng)濟(jì)損失大等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、安全性好和經(jīng)濟(jì)損失小的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，包括以下步驟:
步驟1:依據(jù)實(shí)際變電站GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸與電氣接線，計(jì)算各元件的等值阻抗；并依據(jù)各元件的幾何尺寸計(jì)算仿真模型中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)與母線的波阻抗參數(shù)和波速參數(shù)；
步驟2:依據(jù)各元件的幾何尺寸與模型參數(shù)，利用ATP-EMTP軟件建立仿真模型；
步驟3:確定仿真模型的接線方式和標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形參數(shù)；
步驟4:采用不同波頭的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波對(duì)同一接線方式進(jìn)行沖擊模擬；
步驟5:依據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)。
[0008]進(jìn)ー步地，在步驟2中，所述仿真模型具體包括:
750kV GIS，采用3/2接線，包括母線1、母線I1、出線1、出線2、出線3、出線4、出線5、和出線6，其中母線1、母線II長(zhǎng)度均為260m，每30m—個(gè)獨(dú)立氣室，氣室兩端設(shè)有支撐盆式絕緣子，氣室中間設(shè)有支柱絕緣子。
[0009]進(jìn)ー步地，所述750kV GIS中各設(shè)備節(jié)點(diǎn)、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器兩端及絕緣子均為計(jì)算節(jié)點(diǎn)。
[0010]進(jìn)ー步地，在步驟3中，所述接線方式包括:
方式1:出線I加壓，帶I母、II母，模擬出線1、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；方式2出線I加壓，帶I母、II母、出線3-6，模擬出線1、出線3、出線4、出線5、出線6、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；
方式3出線I加壓，帶I母、II母、出線3-4，模擬出線1、出線3、出線4、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；
方式4出線3加壓，帶I母、II母，模擬出線3、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；方式5出線3加壓，帶I母、II母、出線1-2，模擬出線1、出線2、出線3、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；
方式6出線3加壓，帶I母、II母、出線1-2、5-6，模擬出線1、出線2、出線3、出線5、出線6、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；
方式7出線5加壓，帶I母、II母，模擬出線5、I母、II母運(yùn)行，其它設(shè)備停電；
方式8出線5加壓，帶I母、II母、出線1-2，模擬出線1、出線2、出線5、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；
方式9出線5加壓，帶I母、II母、出線1-4，模擬出線1、出線2、出線3、出線4、出線5、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它`設(shè)備停電。
[0011]進(jìn)ー步地，在步驟3中，所述標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的波頭分別為1.2聲'、3.75峰值為1680kV的正極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓。
[0012]進(jìn)ー步地，在步驟4中，所述采用不同波頭的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波對(duì)同一接線方式進(jìn)行沖擊模擬的操作，具體包括:
分別采用波頭為1.2"ぶ、3.75 flS^ 10 20 /IS,峰值為1680kV的正極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓，分別對(duì)接線方式I和接線方式6進(jìn)行雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬，記錄最大試驗(yàn)電壓峰值和峰值出現(xiàn)的位置。
[0013]進(jìn)ー步地，在步驟5中，所述依據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)的操作，具體包括:
依據(jù)對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)雷電沖擊耐壓試驗(yàn)的要求，通過(guò)對(duì)典型的750kV GIS設(shè)備在不同波頭、不同施加電壓點(diǎn)和不同接線方式下設(shè)備各節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的最大試驗(yàn)電壓值和分布進(jìn)行仿真計(jì)算分析，確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)參數(shù)。
[0014]進(jìn)ー步地，在步驟5中，所述確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)的操作，具體包括:
確定波頭時(shí)間、和GIS設(shè)備安全尺寸；所述波頭時(shí)間大于等于8/U1，所述設(shè)備尺寸小于等于60mo
[0015]進(jìn)ー步地，所述波頭時(shí)間為12JJS-15/JS0
[0016]本發(fā)明各實(shí)施例的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，由于包括步驟:依據(jù)實(shí)際變電站GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸與電氣接線，計(jì)算各元件的等值阻抗，并依據(jù)各元件的幾何尺寸計(jì)算仿真模型中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)與母線的波阻抗參數(shù)和波速參數(shù)；依據(jù)各元件的幾何尺寸與模型參數(shù)，利用ATP-EMTP軟件建立仿真模型；確定仿真模型的接線方式和標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形參數(shù)；采用不同波頭的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波對(duì)同一接線方式進(jìn)行沖擊模擬；依據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)；可以利用數(shù)值仿真軟件ATP-EMTP，模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)某750kV電站的GIS設(shè)備分別施加標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波，計(jì)算分析準(zhǔn)雷電沖擊電壓波下GIS設(shè)備中波的傳播情況和各節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大電壓值，并對(duì)電壓波作用下的節(jié)點(diǎn)電壓情況進(jìn)行比對(duì)分析；從而可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、安全性差和經(jīng)濟(jì)損失大的缺陷，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、安全性好和經(jīng)濟(jì)損失小的優(yōu)點(diǎn)。
[0017]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。
[0018]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中:
圖1為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中750kV GIS電站接線圖；
圖2為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形圖；
圖3為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式I電氣接線
圖；
圖4為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式4電氣接線
圖；
圖5為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式2電氣接線
圖；
圖6為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式3電氣接線
圖；
圖7為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式7電氣接線
圖；
圖8為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式6電氣接線
圖；
圖9為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式5電氣接線
圖；
圖10為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式8電氣接線圖；
圖11為本發(fā)明超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法中方式9電氣接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，如圖1-圖11所示，提供了超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法。該超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，利用數(shù)值仿真軟件ATP-EMTP，模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)對(duì)某750kV電站的GIS設(shè)備分別施加標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波，計(jì)算分析準(zhǔn)雷電沖擊電壓波下GIS設(shè)備中波的傳播情況和各節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)的最大電壓值，并對(duì)電壓波作用下的節(jié)點(diǎn)電壓情況進(jìn)行比對(duì)分析。
[0022]本實(shí)施例的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，包括以下步驟:
步驟1:依據(jù)實(shí)際變電站GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸與電氣接線，計(jì)算各元件的等值阻杭，并依據(jù)各元件的幾何尺寸計(jì)算仿真模型中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)與母線的波阻抗參數(shù)和波速參數(shù)；
在步驟I中，依據(jù)所提供的750kV GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸與電氣接線圖(如圖1所示)，計(jì)算各元件的等值阻抗，并依據(jù)幾何尺寸計(jì)算模型中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)與母線等設(shè)備的波阻抗、波速和參數(shù)參見(jiàn)表1和表2。
[0023]表1:GIS中各設(shè)備的模型參數(shù)
【權(quán)利要求】
1.超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，包括以下步驟:步驟1:依據(jù)實(shí)際變電站GIS設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸與電氣接線，計(jì)算各元件的等值阻杭；并依據(jù)各元件的幾何尺寸計(jì)算仿真模型中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)與母線的波阻抗參數(shù)和波速參數(shù)； 步驟2:依據(jù)各元件的幾何尺寸與模型參數(shù)，利用ATP-EMTP軟件建立仿真模型； 步驟3:確定仿真模型的接線方式和標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波形參數(shù)； 步驟4:采用不同波頭的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波對(duì)同一接線方式進(jìn)行沖擊模擬； 步驟5:依據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，在步驟2中，所述仿真模型具體包括: 750kV GIS，采用3/2接線，包括母線1、母線I1、出線1、出線2、出線3、出線4、出線5、和出線6，其中母線1、母線II長(zhǎng)度均為260m，每30m—個(gè)獨(dú)立氣室，氣室兩端設(shè)有支撐盆式絕緣子，氣室中間設(shè)有支柱絕緣子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，所述750kV GIS中各設(shè)備節(jié)點(diǎn)、隔離開(kāi)關(guān)、斷路器兩端及絕緣子均為計(jì)算節(jié)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，在步驟3中，所述接線方式包括: 方式1:出線I加壓，帶I母、II母，模擬出線1、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；方式2出線I加壓，帶I母、II母、出線3-6，模擬出線1、出線3、出線4、出線5、出線6、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電； 方式3出線I加壓，帶I母、II母、出線3-4，模擬出線1、出線3、出線4、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電； 方式4出線3加壓，帶I母、II母，模擬出線3、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電；方式5出線3加壓，帶I母、II母、出線1-2，模擬出線1、出線2、出線3、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電； 方式6出線3加壓，帶I母、II母、出線1-2、5-6，模擬出線1、出線2、出線3、出線5、出線6、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電； 方式7出線5加壓，帶I母、II母，模擬出線5、I母、II母運(yùn)行，其它設(shè)備停電； 方式8出線5加壓，帶I母、II母、出線1-2，模擬出線1、出線2、出線5、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電； 方式9出線5加壓，帶I母、II母、出線1-4，模擬出線1、出線2、出線3、出線4、出線5、I母、II母設(shè)備運(yùn)行，其它設(shè)備停電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，在步驟3中，所述標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓的波頭分別為1.2
75 US\8 LU',峰值為l680kV的正極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，在步驟4中，所述采用不同波頭的標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波對(duì)同一接線方式進(jìn)行沖擊模擬的操作，具體包括: 分別采用波頭為1.2/?、3.75/W、8/M、10/^、20/^,峰值為1680kV的正極性標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓，分別對(duì)接線方式I和接線方式6進(jìn)行雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬，記錄最大試驗(yàn)電壓峰值和峰值出現(xiàn)的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，在步驟5中，所述依據(jù)仿真結(jié)果確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)的操作，具體包括: 依據(jù)對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)雷電沖擊耐壓試驗(yàn)的要求，通過(guò)對(duì)典型的750kV GIS設(shè)備在不同波頭、不同施加電壓點(diǎn)和不同接線方式下設(shè)備各節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的最大試驗(yàn)電壓值和分布進(jìn)行仿真計(jì)算分析，確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)參數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，在步驟5中，所述確定實(shí)際GIS設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓安全耐壓試驗(yàn)參數(shù)的操作，具體包括: 確定波頭時(shí)間、和GIS設(shè)備安全尺寸；所述波頭時(shí)間大于等于5 US聽(tīng)述設(shè)備尺寸小于等于60m。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超高壓GIS標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓耐壓試驗(yàn)仿真模擬方法，其特征在于，所述波頭時(shí)間為\2tUS
【文檔編號(hào)】G01R31/12GK103558527SQ201310565535
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】孫亞明, 溫定筠, 呂景順, 張世才, 王多, 張廣東, 胡春江, 王永平, 陳宏剛, 馮書(shū)安, 王維洲, 段軍紅, 張華峰, 韓旭杉 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司, 國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院