第３Ｏ卷第１期 ２０１５年３月 电力科学与技术学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．３０ ＮＯ．１ Ｍａｒ．２Ｏ１５ 架空线对ＧＩＳ变电站ＶＦＴＯ抑制效果的分析 周力行 ，刘家郡 ，钟笑拳 ，刘博伟 ，范 彬 ，朱凌峰 （１．长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南，长沙４１０００４；２．国家电网江西省赣西供电公司，江西新余３３８０２５） 摘 要：针对ＧＩＳ变电站开关操作产生快速暂态过电压（ＶＦＴＯ）的抑制问题，基于电磁暂态仿真软件ＡＴＰ— ＥＭＴＰ搭建的仿真模型，提出采用架空线来连接ＧＩＳ母线出口套管和主变压器的思路，利用架空线单位长度内几 何电感较大，以及考虑架空线产生电晕等影响因素来削弱ＶＦＴＯ的幅值和波头陡度，保护主变压器的安全运行。 通过搭建ＡＴＰ—ＥＭＴＰ仿真模型，分别采用１～４５ Ｉｌｌ架空线连接ＧＩＳ母线出口套管和主变压器，仿真计算得到入口 处的ＶＦＴ０波形。仿真结果表明：架设２０ ｒｎ左右架空线就能够把变压器入口处的ＶＦＴ０波头陡度降到允许值范 围内，具有一定的工程实用价值。 关 键 词：快速暂态过电压；架空线；ＧＩＳ变电站；电磁暂态仿真 中图分类号：ＴＭ７１４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—９１４０（２０１５）０１—００４１—０６ ＶＦＴＯ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ ｉｎ ＧＩＳ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ＺＨＯＵ Ｌｉ—ｘｉｎｇ ，ＬＩＵ Ｊｉａ—ｊｕｎ ，ＺＨＯＮＧ Ｘｉａｏ—ｑｕａｎ ，ＬＩＵ Ｂｏ—ｗｅｉ ，ＦＡＮ Ｂｉｎ ，ＺＨＵ Ｌｉｎｇ—ｆｅｎｇ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１０００４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇａｎｘｉ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｊｉａｎｇｘｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉｎｙｕ ３３８０２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｕｐｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｖｅｒｙ ｆａｓｔ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｏｖｅｒｖｏｌｔａｇｅ（ＶＦＴＯ）ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ＧＩＳ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ，ａ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＡＴＰ—ＥＭＴＰ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ。ａｎｄ ａ ＶＦＴＯ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｄ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ ｔｏ ｃｏｎｎｅｃｔ ＧＩＳ ｏｕｔｐｕｔ ｂｕｓ ｂｕｓｈｉｎｇ ａｎｄ ｍａｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｗａｓ ａｌｓｏ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｏｗｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｒ ｇｅ— ｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｉｎ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ ｐｅｒ ｕｎｉｔ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｏｎａ ｏｆ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ，ＶＦＴＯ ａｍ— ｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｗａｖｅ—ｈｅａｄ ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ ｗｅｒｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＧＩＳ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ，ｗｉｔｈ ａｂｏｕｔ ２０ ｍ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ，ｔｈｅ ＶＦＴＯ ｗａｖｅ— ｈｅａｄ ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｌｌｏｗｅｄ ｒａｎｇｅ．Ｔｈｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＶＦＴＯ；ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ；ｍａｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ 收稿日期：２０１５一Ｏ１—１８ 基金项目：湖南省教育厅科学研究重点项目（１３Ａ１０６） 通讯作者：周力行（１９６２一），男，博士，教授，主要从事电气设备绝缘监测与故障诊断、电力系统防雷接地、电力系统电磁兼容等方面的研 究；Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｌｘｚｔｗｙｒ＠１６３．ｃｏｍ ４２ 电 力 科 学 与 技 术 学 报 ２０１５年３月 超高压和特高压ＧＩＳ变电站开关操作会产生 快速暂态过电压（ＶＦＴＯ），不仅影响ＧＩＳ自身运行 的可靠性，而且对ＧＩＳ变电站内其他高压设备以及 邻近的一些电力设备的绝缘构成很大的危害。 目前，关于ＶＦＴＯ的研究主要集中在ＶＦＴＯ 的产生机理和影响因素，以及对应的电弧、避雷器模 型的研究。而在ＶＦＴＯ抑制措施方面，国内外已经 提出诸多方法，如在隔离开关上加装分合闸电阻、在 母线上加装铁氧体磁环、在变压器入口处加装并联 电容器、加装串联阻波器等措施。但这些措施都犹 如双刃剑，在抑制ＶＦＴＯ方面虽然能够取得一定的 效果，但带来的问题也非常大。如加装分合闸电阻 会使隔离开关变得更加复杂，故障率增加；加装铁氧 体磁环还处在试验阶段，很多关键性的问题还未解 决，贸然使用会严重影响系统的运行；加装并联电容 器和串联阻波器这些设备时会引起谐振。笔者采用 经济性较高的一种方案，即通过架空线来抑制ＶＦ— ＴＯ带来的危害［】 ］。 １架空线的结构 目前，中国电网的主要输电线路都是由架空线 构成的，尤其在超、特高压输电领域，架空线更是发 挥着至关重要的作用，构成输电网络的主干。架空 线由导线、避雷线、杆塔、绝缘子和金具等构成，由导 线负责传输电能，避雷线将雷电流引人大地保护电 力线路免受雷击，杆塔支持着导线和避雷线等设备， 绝缘子保证输电导线和杆塔之间的绝缘，金具支持 连接导线、避雷线和绝缘子 ］。 导线：输电导体主要由铝、钢、铜等材料制成，在 特殊条件下也可使用铝合金，并且由于多股线在导 电能力和机械强度、柔软度等方面优于单股线，架空 线的导线多半采用绞合的多股导线。当线路电压超 过２２０ ｋＶ时，为减小线路电抗和电晕损耗，一般采 用分裂导线，分裂导线就是将每相导线分成若干根， 相互之间保持一定距离。例如分裂成２～６根，每根 相距４００￣４５０ ｍ。分裂导线可以改变导线周围的 电磁和磁场的分布，从而降低线路的电抗，减少电晕 的发生，但这样也会造成线路单位长度的电容增大。 杆塔：架空配电线路中的基本设备之一，是支持 架空线和避雷线并使它们之间以及它们与大地之间 保持一定距离的杆型或塔形建筑物。通过材质可以 将杆塔分为木质杆塔、水泥杆塔和金属杆塔３种。 绝缘子：由玻璃或陶瓷制成，根据电压等级的不 同，每串绝缘子的片数也不同。根据规定：对于 ３５ ｋＶ输电线路，绝缘子片数不应少于３片；６０ ｋＶ 输电线路，绝缘子片数不应少于５片；１１Ｏ ｋｖ输电 线路，绝缘子片数不应少于７片；１５４ ｋｖ输电线路， 绝缘子片数不应少于１Ｏ片；２２０ ｋＶ输电线路，绝缘 子片数不应少于１３片；３３０ ｋＶ输电线路，绝缘子片 数不应少于１９片；５００ ｋＶ输电线路，绝缘子片数不 应少于２５片。 ２架空线上的冲击电晕 行波在传播过程中会发生一定的衰减和畸变， 这种衰减和畸变是由于行波在传播过程中的损耗而 引起的，这部分损耗主要包括：①导线电阻引起的损 耗；②导线对地电导引起的损耗；③大地损耗；④电 晕损耗。对于波头极陡的行波，因为波头长度会由 于电晕效果而被拉长，波头陡度自然就降低了，再加 上电晕损耗，所以电晕现象在研究波在架空线上传 播和衰减时不容忽视。 电晕是指在强电场的作用下，架空线导线周围 空气发生电离的现象。该现象的产生不仅与导线本 身有关，还与导线周围空气的条件（比如空气湿度、 气压、空气中离子的数量等）有关系。当导线上的电 压幅值很高时（如雷击、操作过电压等），在导线上便 会产生冲击电晕。大量研究表明，形成冲击电晕的 时间非常短，并且与冲击的极性有关，在正冲击作用 下冲击电晕形成只需要０．０５ ｓ，而在负冲击的作用 下形成时间则变得更短，只需要０．０１ ｓ。从外观上 看正冲击产生的冲击电晕像是从导线表面发出很多 条细丝，而负冲击产生的冲击电晕则是比较完整的 光圈。 ２．１冲击电晕的伏库特性 研究和计算波的衰减和畸变往往离不开冲击电 晕的伏库特性。所谓冲击电晕的伏库特性就是导线 上的冲击电压的瞬时值“与导线上及导线周围电 晕套内总电荷ｑ的关系Ⅲ４］： ｑ—ｆ（“）。 冲击电晕的伏库特性一般是在实验室条件下试 验测出，也可通过电场理论的某种电晕模型近似计 算得到。典型的冲击电晕伏库特性曲线如图１所 第３０卷第１期 周力行，等：架空线对ＧＩＳ变电站ＶＦＴＯ抑制效果的分析 ４３ 示，可以看出，冲击电晕的伏库特性曲线呈回环形， 其中回环的面积与冲击电晕产生的空间电荷引起的 能量耗散成比例。由于冲击电晕受冲击的正、负极 压最大值Ｕ…时的部分。由于冲击过程变化非常 快，导线周围的空间电荷还来不急复合和消散，只有 导线上的电荷会随着电压的降低而减少，所以ＢＣ 性影响很大，所以它们所呈现的伏库特性曲线的差 异也比较大。在同样的波形和幅值情况下，负极性 伏库特性的回环面积要明显小于正极性伏库特性的 回环面积。 部分的伏库特性曲线几乎和ＯＡ段平行，斜率也几 乎等于ＯＡ段的斜率，所以此时的导线电容用导线 的几何电容Ｃ。近似表示。 ２．２动态电容的计算 当冲击电压的幅值足够高时，导致导线表面电 图１ 冲击电晕的伏库特性 Ｆｉｇｕｒｅ １ Ｖ－Ｑ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｅ ｃｏｒｏｎａ 图１中，Ｕ。为导线的电晕起始电压，即起晕电 压；ｑ。为与起晕电压时的电荷； …为冲击波的幅 值。为了便于分析研究 。，可将冲击电晕的伏库特 性曲线分为三部分： １）ＯＡ段表示当冲击电压瞬时值“小于电晕的 起始电压“。时的部分，伏库特性曲线呈现直线，其 斜率等于架空线的几何电容ｃ。， ０ Ｃ。＝＝＝ 。 （１） ２）ＡＢ段表示冲击电压的瞬时值“大于电晕起 始电压时的部分，即电晕的发展阶段，导线周围的空 气随着电压的增加而电离，导线周围聚集起越来越 多的空间电荷，由图１可以看出此时的伏库特性曲 线呈直线上升。由于大量空间电荷的存在，在导线 周围形成了导电性非常好的电晕套。电晕套对导线 来说等效于增加了导线截面积，从而使导线的对地 电容增加。随着冲击瞬时电压值的变化，电荷也在 不断变化，所以此时导线的电容也是在不断变化，一 般采用动态电容来描述此阶段的导线电容Ｃ ，此时 导线的动态电容Ｃ 大于导线的几何电容Ｃ。，求得 动态电容： Ｃ ｄ：：＝ ｄｑ。 （２） Ｕ‘ ３）ＢＣ段表示冲击电压峰值过后“小于冲击电 位梯度增大，造成导线周围的电场强度高于导线周 围空气的击穿场强（既起晕场强），导线上就发生冲 击电晕放电。导线周围的空气击穿场强可用Ｐｅｅｋ 计算公式求得 ： Ｅ 一ＥｏｍⅣ（１＋ ）。 （３） ｒ ｑ 式中Ｅ。为空气击穿强度，一般为３０ ｋＶ／ｃｍ； 为 导线表面粗糙系数，对表面光滑的单股线取ｍ一１， 对表面粗糙的绞线取ｍ一０．８２； 为空气的相对密 度，一般取 一１；ｆ为电压极性系数，当电压为正极 性时取ｆ一０．５，电压为负极性时取ｆ一１；ｒ。为分裂 导线的几何半径。从而可以求得导线的起晕电 压 ： Ｕ ｏ—Ｅ，ｎｒｏｌｎ 『， Ｌ １＋ Ｊ （４） 式中 为分裂导线数；ｈ为导线的对地高度；ｄ为 导线的分裂间距；ｒ 为分裂导线的等效半径。 中国现行规程中规定冲击电晕伏库特性的计算 经验公式为 ｇ—ｃ。“×１．３２ｆ １＋ １／７。 （５） ．／ 目前，比较常用的伏库特性为 ｑｑ－ｑ －＝Ａ＋Ｂ ０ ０）号。 （６） 式中Ａ，Ｂ均为常数，当电压为正极性时取Ａ一０， Ｂ一１．０２，当电压为负极性时取Ａ一０．１５，Ｂ—Ｏ．８５； 由式（５）可得动态电容Ｃ 为 ， 、ｌ ｃ ｄ— ｄｑＱ“ —ＭＣ。ｆ—ｕ０／ １。。 （７） 式中 Ｍ为常数，当电压为正极性时取Ｍ一１．３５， 电压为负极性时取Ｍ＝：＝１．１３。 由冲击电晕的伏库特性ＡＢ段可知，在冲击电 晕发生时线路的动态电容Ｃ 大于几何电容Ｃ。，由 此可算出冲击电晕的附加电容ＡＣ： ４４ 电 力 科 学 与 技 术 学 报 ＡＣ—Ｃｄ－Ｃ。＝＝＝Ｍｃ。ｆｋ １。一Ｃ。。 （８） Ｃ 一 Ｑ 一１．７５Ｃ。。 （１１） ｕ ０ ｊ 伏库曲线ＡＢ段也可近似看成直线，故笔者用 ＭＡＴＬＡＢ最小二乘法拟合ＡＢ段直线，通过计算 斜率来求得动态电容，从而得到冲击电晕的附加电 容值。由于ＶＦＴＯ既有正极性又有负极性，所以需 分开求解附加电容。正极性情况下伏库特性曲线上 升分支的拟合如图２所示，从图中拟合直线的斜率可 求得正极性冲击作用下冲击电晕产生的动态电容： ｄｑｃ 一＿一２．５６ｃ。。 （９） Ｕ 由式（８）、（９）可求得正极性下的附加电容： △Ｃ 一Ｃ 一Ｃｏ—１．５６Ｃｏ。 （１０） 用同样的方法可以得到负极性情况下伏库特性 曲线的上升分支拟合图，如图３所示，通过求取拟合 直线的斜率可得负冲击作用下冲击电晕产生的动态 电容： 电压 ×１０ Ｖ） 图２正极性冲击下伏库特性上升分支及其拟合直线 Ｆｉｇｕｒｅ ２ Ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｒｉｓｉｎｇ Ｖ－Ｑ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂｒａｎｃｈｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｌｉｎｅ 电压，（×１０ Ｖ） 图３ 负极性冲击下伏库特性上升分支及其拟合直线 Ｆｉｇｕｒｅ ３ Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｉｍｐａｃｔ ｏｆ ｒｉｓｉｎｇ Ｖ－Ｑ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂｒａｎｃｈｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｔｔｉｎｇ ｌｉｎｅ 由式（８）、（１１）可求得负极性下的附加电容： △Ｃ一一Ｃ 一Ｃｏ一０．７５Ｃ。。 （１２） ２．３ 电晕仿真模型的建立 伏库特性曲线的上升分支近似地被视为直线， 通过最小二乘拟合的直线斜率可求得动态电容Ｃ 近似值，考虑线路参数的变化，无法精确计算冲击电 晕对线路所产生的影响，因此，笔者建立一个近似的 冲击电晕模型。冲击电晕所产生电晕套的径向导电 能力强，而轴向导电能弱，可忽略不计，线路电感在 冲击电晕的影响下几乎不产生任何变化。在研究冲 击电晕时，为了便于研究，笔者忽略电感的影响，只 考虑正、负极性下冲击电晕所产生的附加电容对过 电压的抑制效果＿７ ］。 由于特快速暂态过电压并不是单一极性的，它 既有正极性也有负极性冲击，故笔者用ＡＴＰ— ＥＭＴＰ中的逻辑判断模块对线路中的电压极性和 瞬时值进行判断：当线路电压为正极性且电压高于 线路正极性的起晕电压时，ＴＡＳＣ控制开关导通，正 极性附加电容ＡＣ 并人线路中；当线路电压为负极 性且电压高于线路负极性的起晕电压时，另一个 ＴＡＳＣ控制开关导通，负极性附加电容ＡＣ一并入线 路中。利用二极管单向导通的特性模拟线路电压超 过图１中峰值的ＢＣ段，将附加电容从仿真模型中 退出。冲击电晕的仿真模型如图４所示。 图４ 中击电晕的仿真模型 Ｆｉｇｕｒｅ ４ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｉｍｐｕｌｓｅ ｃｏｒｏｎａ 第３Ｏ卷第１期 周力行，等：架空线对ＧＩＳ变电站ＶＦＴＯ抑制效果的分析 ４５ 响，利用ＡＴＰ—ＥＭＴＰ仿真软件搭建利用架空线连 ３架空线对ＶＦＴＯ的抑制效果 架空线的波阻抗取３００～５００ Ｑ，波速取光速 接主变压器和ＧＩＳ母线出口套管的仿真模型，并考 虑２．２节的冲击电晕的影响，仿真模型如图６所示， 仿真结果如表１所示。 ３×１０。ｍ／ｓ，ＧＩＳ母线波阻抗为１００ Ｑ左右，波速为 ２×１０。～３×１０。ｍ／ｓ，通过计算可以得出架空线的 几何电容略小于母线的几何电容，而几何电感远远 ８．３８ 大于母线的几何电感，加上冲击电晕效果，相当于在 主变压器人口处既串联电感又并联了电容，串联电 感和并联电容在理论上对行波是有一定的抑制作 用［９］。该文采用架空线型号为２×ＬＧＪＱＴ一１４４０，线 路布置如图５所示，导线平均对地高度为２５．６３ ｍ， 导线三相水平排列，三相平均间距为ｌｌ ｍ，分裂间 距为４００ ｍｍ，分别考虑长度为１，５，１０，１５，２０，２５， ３ ０，３５，４Ｏ，４５ ｍ架空线对特快速暂态过电压的影 图５ ５００ ｋＶ架空线布置 Ｆｉｇｕｒｅ ５ ５００ ｋＶ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ ｌａｙｏｕｔ 图６仿真模型 Ｆｉｇｕｒｅ ６ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ 表１ 架空线对ＶＦＴＯ的抑制效果 Ｔａｂｌｅ １ ＶＦＴＯ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｏｖｅｒｈｅａｄ ｌｉｎｅ 由表１可以看出，采用架空线连接ＧＩＳ母线出 口套管和主变压器对主变人口处过电压波头陡度抑 长度／ｍ 波头陡度／（ｋＶ／ｔ￣ｓ） 幅值／ｋＶ ９１６．１９ 制效果好，变压器入口处ＶＦＴＯ的波头陡度呈直线 下降，２０ ｍ左右长度的架空线可以把ＶＦＴＯ的波 头陡度抑制在标准要求之内。但从表１中也可以看 出，架空线对ＶＦＴＯ的幅值抑制效果不明显，加装 ４５ ｍ架空线后虽然过电压的波头陡度已经下降到 ８７０．２７ ８６７．９Ｏ ８７２．３４ ８４７－８Ｏ ８３８．０２ ７９７．０５ ７８６．３５ ９９８ ｋＶ／￣ｓ，降幅达到５５ ，但是过电压的幅值仍然 高达７７０．１９ ｋＶ（１．７１ Ｐ．Ｕ．），主变人口处ＶＦＴＯ波 形如图７所示。加装架空线虽然是一种能很有效地 抑制ＶＦＴＯ波头陡度的措施，但是在抑制过电压幅 ７７９．１６ ７７０．１９ 值方面，架空线的效果并不理想。虽然架空线的成 本比铺设电力电缆或其他抑制装置低很多，可以架 ４６ 电 力 科 学 与 技 术 学 报 ２０１５年３月 设更加长距离的架空线，但考虑到ＧＩＳ变电站的上 互＼ 鏖出．申 空空间非常有限，应该尽量减少架空线所占空域的 蚰Ｏ ∞Ｏ ∞０ 加 Ｏ ０ 加０ ∞Ｏ ∞ ０ 面积，所以应尽量减少站内需架设架空线的长度。 综上所述，单独使用架空线来抑制主变压器入口处 的ＶＦＴＯ也是不够理想的。 Ｏ ５ １０ ｌ５ ２Ｏ ２５ ３Ｏ 时间， ｓ 图７ 变压器入口处ＶＦＴ０波形 Ｆｉｇｕｒｅ ７ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｅｎｔｒａｎｃｅ ＶＦＴＯ ｗａｖｅｆｏｒｍ ４结语 笔者介绍了架空线的结构和作用，架空线主要 由导线、杆塔、避雷器等设备构成，承担电网电力输 送的职责，构成了电力输送网络的主干。分析冲击 电晕的形成过程和原理，引入冲击电晕损耗对特快 速暂态过电压的影响，通过ＭＡＴＬＡＢ最小二乘拟 合得到５００ ｋＶ导线冲击电晕伏库特性上升分支拟 合直线的斜率，求得冲击电晕产生的附加电容，然后 搭建冲击电晕模型。搭建仿真模型，仿真计算分别 采用１～４５ Ｉｎ架空线连接ＧＩＳ母线出口套管和主 变压器时变压器人口处的ＶＦＴＯ波形，得到当架设 ２０ Ｉｎ左右架空线就能够把变压器人口处的ＶＦＴＯ 波头陡度降到允许值范围内，但是架空线对过电压 幅值的抑制不够理想。提出采用３００ ＩＴ１电力电缆 和２０ Ｉｎ架空线连接ＧＩＳ母线出口套管和主变压 器，搭建仿真模型，通过仿真计算发现该方法能够把 变压器人口处的ＶＦＴＯ波头陡度、频率、幅值降至 允许范围内，是一项非常有效而且有很高工程实用 价值的措施。 参考文献： Ｅ１］张璐，张乔根，刘石，等．特快速瞬态过电压和雷电冲击 作用下特高压ＧＩＳ绝缘特性［Ｊ］．高电压技术，２０１２，３８ （２）：３３５—３４１． ＺＨＡＮＧ Ｌｕ。ＺＨＡＮＧ Ｑｉａｏ—ｇｅｎ，ＬＩＵ Ｓｈｉ，ｅｔ ａ１．Ｉｎｓｕｌａ— ｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ０ｆ ＵＨＶ ＧＩＳ ｕｎｄｅｒ ＶＦＴ（）ａｎｄ ｌｉｇｈｔ— ｎｉｎｇ ｉｍｐｕｌｓｅ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１ ２，３８ （２）：３３５—３４１． ［２］谷定燮，修木洪，戴敏．１ ０００ ｋＶＧＩＳ变电所ＶＦＴＯ特性 研究ＥＪ３．高电压技术，２００７，３３（１１）：２７—３２． ＧＵ Ｄｉｎｇ—ｘｉｅ，ＸＩＵ Ｍｕ—ｈｏｎｇ，ＤＡＩ Ｍｉｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ＶＦ— Ｔ（）ｃｈａｒａｃｔｅ ｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ １ ０００ ｋＶ ＧＩＳ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ［Ｊ］．Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，３３（１ １）：２７－３２． Ｉ－３］陈珩．电力系统稳态分析Ｉ－Ｍ］．北京：中国电力出版社， ２００７． ［４］张纬钹，何金良，高玉明．过电压防护及绝缘配合ｆ－Ｍ］．北 京：清华大学出版社，２００２． ［５］Ｌｉ Ｘｉａｏ—ｒｏｎｇ，Ｍａｌｉｋ Ｏ Ｐ，Ｚｈａｏ ＺｈＦｄａ．Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｒａｔａ— ｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｏｒｏｎａ ｆｏｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ ｏｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｌｉｎｅｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｔａｎｓａｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ，１９８９，４（２）：１ １４５—１ １５２． Ｅ６］杨利彬．考虑冲击电晕的输电线路耐雷性能研究［Ｄ］．重 庆：重庆大学，２００９． 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