【摘要】：高壓?jiǎn)涡窘宦?lián)聚乙烯電纜由于其性能穩(wěn)定,安全可靠,被電力系統(tǒng)廣泛采用。單芯電纜在正常運(yùn)行、雷電和操作暫態(tài)以及系統(tǒng)故障狀態(tài)下,其金屬護(hù)層均會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓,特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地等故障時(shí),護(hù)層感應(yīng)電壓過(guò)高可能導(dǎo)致護(hù)層外絕緣的損壞,從而造成系統(tǒng)多點(diǎn)接地事故。單芯電纜護(hù)層的外絕緣損壞將對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成危害,因此,研究電纜金屬護(hù)層感應(yīng)電壓的產(chǎn)生及其抑制措施具有重要意義。本文針對(duì)GIS合空變時(shí),電纜與GIS接頭附近電纜支架處放電現(xiàn)象展開(kāi)研究。首先,根據(jù)放電現(xiàn)象的觀測(cè)結(jié)果確定了電纜放電的位置為電纜與GIS接頭附近的支架與電纜外皮之間空氣間隙;然后,通過(guò)理論分析得到了電纜護(hù)層電壓產(chǎn)生原因?yàn)楹峡兆儺a(chǎn)生的勵(lì)磁涌流和高頻過(guò)電壓;最后,針對(duì)500kV單芯電纜在變壓器空載合閘時(shí)的護(hù)層電壓進(jìn)行了仿真計(jì)算,并提出抑制放電的措施。通過(guò)上述研究工作,本文取得的結(jié)論如下:(1)在變壓器空載合閘暫態(tài)計(jì)算中,飽和變壓器模型計(jì)算結(jié)果和實(shí)際結(jié)果偏差較大,BCTRAN模型計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際值,但勵(lì)磁涌流波形有差異;Hybrid模型更好的體現(xiàn)了磁通在鐵心柱、鐵軛以及氣隙的流通路徑,能更為準(zhǔn)確的仿真變壓器空載合閘暫態(tài)過(guò)程的勵(lì)磁涌流和過(guò)電壓。(2)針對(duì)500kV抽水蓄能電站主變空載合閘過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算,合閘角為0°時(shí),勵(lì)磁涌流最大,達(dá)到4380A,為額定電流的5倍,涌流頻率大多集中在1000Hz以內(nèi),同時(shí)含有幅值較小的高頻分量。合閘角為90°時(shí),過(guò)電壓最嚴(yán)重,電纜芯線過(guò)電壓是557kV,過(guò)電壓幅值較小,衰減快,電壓頻率大多集中2kHz內(nèi),同時(shí)具有由波的折反射產(chǎn)生的幅值較低的50～100kHz高頻分量。(3)GIS合空變過(guò)電壓頻率高導(dǎo)致電纜芯線流過(guò)高頻電容電流,高頻電容電流和勵(lì)磁涌流感應(yīng)得到的電纜金屬護(hù)層電壓其幅值較大,合閘角從0°～90°變化,A相電纜護(hù)層電壓為12.70kV～20.50kV,代表了其在各種合閘角下電纜護(hù)層可能出現(xiàn)的電壓大小。(4)GIS合空變暫態(tài)過(guò)程產(chǎn)生勵(lì)磁涌流和高頻過(guò)電壓,若合閘回路中連有電纜,電纜芯線的勵(lì)磁涌流和過(guò)電壓產(chǎn)生的高頻電容電流通過(guò)電磁感應(yīng)耦合到電纜護(hù)層,導(dǎo)致護(hù)層采用單端接地方式時(shí)不直接接地端感應(yīng)出高電壓,而電纜外皮與電纜接地支架間存在2.5mm空氣間隙,電纜護(hù)層外絕緣材料破損后絕緣外皮電壓接近于護(hù)層電壓,電纜外皮與接地支架間電位差大于空氣間隙耐壓,氣隙擊穿放電。(5)在電纜支架處放電抑制措施中,斷路器裝設(shè)合閘電阻能在合閘角較小時(shí)將護(hù)層電壓降低到氣隙擊穿電壓以下,但合閘角接近90°時(shí)氣隙仍會(huì)擊穿;電纜外皮并聯(lián)電容對(duì)護(hù)層電壓抑制效果顯著,當(dāng)電容達(dá)到1μF后,能將護(hù)層電壓限制在氣隙擊穿電壓以下;更換兩種殘壓較低的電纜護(hù)層保護(hù)器,效果不理想,但采用更換保護(hù)器與600Ω合閘電阻相配合的方式能將護(hù)層電壓限制在擊穿電壓以下。比較上述三種抑制措施,推薦電站采用電纜外皮并聯(lián)電容的方式,該方案實(shí)施可行性高且抑制效果顯著。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM247

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