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      基于新型SF6氣體重燃模型的TEV暫態(tài)特性研究

      2016-05-03 11:35:36余光召吳細(xì)秀張科杰胡國(guó)昭
      電工電能新技術(shù) 2016年11期
      關(guān)鍵詞:暫態(tài)殼體幅值

      余光召, 吳細(xì)秀, 張科杰, 胡國(guó)昭, 邱 進(jìn), 王 玲

      (1. 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院, 湖北 武漢 430070;2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院武漢分院, 湖北 武漢 430074)

      基于新型SF6氣體重燃模型的TEV暫態(tài)特性研究

      余光召1, 吳細(xì)秀1, 張科杰1, 胡國(guó)昭1, 邱 進(jìn)2, 王 玲2

      (1. 武漢理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院, 湖北 武漢 430070;2. 中國(guó)電力科學(xué)研究院武漢分院, 湖北 武漢 430074)

      GIS隔離開關(guān)操作條件下SF6氣體放電是GIS電磁暫態(tài)現(xiàn)象產(chǎn)生的根源。因此,SF6氣體放電特性將直接影響GIS電磁暫態(tài)特性。為研究殼體地電位TEV升高的暫態(tài)特性,論文建立了新型SF6氣體重燃模型。在分析SF6氣體不同放電階段阻抗變化規(guī)律的基礎(chǔ)上建立了SF6單次高頻放電模型;運(yùn)用數(shù)據(jù)擬合的方法得到SF6氣體擊穿電壓隨時(shí)間變化的表達(dá)式,從而得到重燃判據(jù);在此基礎(chǔ)上結(jié)合單次放電模型建立了具有快速性、高頻性和重復(fù)性的新型SF6重燃模型。采用該模型計(jì)算得到的VFTO值與實(shí)測(cè)值十分接近,證明了模型的正確性。完成上述工作后,在分析VFTO波傳播機(jī)制的基礎(chǔ)上建立了TEV的計(jì)算模型,討論了SF6放電模型、VFTO激勵(lì)源等效以及接地電網(wǎng)參數(shù)等對(duì)TEV暫態(tài)特性的影響。研究結(jié)果表明:①采用論文所建立的新型SF6重燃模型計(jì)算得到的TEV與實(shí)測(cè)值十分接近,其峰值誤差為9%;②TEV具有幅值高、陡度大、頻帶寬等特性;③采用1:1變壓器真實(shí)模擬VFTO比將其等效為指數(shù)模型更能反映TEV的暫態(tài)特性;④減小接地電感有助于抑制TEV。

      VFTO; TEV; SF6氣體放電; 重燃模型; 接地電網(wǎng)

      1 引言

      在GIS中隔離開關(guān)操作時(shí),觸頭間會(huì)出現(xiàn)氣體放電現(xiàn)象,氣體的重復(fù)放電會(huì)產(chǎn)生幅值高、變化快的特快速暫態(tài)過(guò)電壓 (Very Fast Transient Over-voltage,VFTO)。當(dāng)VFTO電壓波傳播到GIS與套管的連接處時(shí),會(huì)有一部分電壓波耦合到殼體與地之間,造成殼體暫態(tài)電位(Transient Enclosure Voltage,TEV)升高。TEV的最高值可達(dá)十幾千伏甚至幾十千伏,美國(guó)在美國(guó)電力公司(AEP)的特高壓系統(tǒng)中曾測(cè)到高達(dá)100kV,TEV具有持續(xù)時(shí)間短、頻率高和陡度大的特點(diǎn)。它的出現(xiàn)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成危害,具體表現(xiàn)為[1,2]:①對(duì)弱電二次設(shè)備的絕緣構(gòu)成威脅,甚至擊穿短路;②高頻的TEV電壓波還會(huì)產(chǎn)生電磁輻射 (Electro Magnetic Interference,EMI)干擾變電站的二次設(shè)備,影響正常的功能,造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作,甚至還會(huì)危及人身安全。因此,有必要對(duì)TEV進(jìn)行精確計(jì)算。

      由TEV的產(chǎn)生機(jī)理可知,TEV的計(jì)算十分復(fù)雜,所涉及的研究?jī)?nèi)容非常多,包括SF6放電模型的建立、VFTO的求取、VFTO等效處理、接地電網(wǎng)模型的建立和VFTO傳播路徑及其相應(yīng)模型的建立等,如圖1所示。

      圖1 TEV計(jì)算所涉及的研究?jī)?nèi)容Fig.1 Research contents about TEV

      在所有研究?jī)?nèi)容中,VFTO求取是關(guān)鍵。由于SF6氣體放電是TEV產(chǎn)生的根源,其模型的正確性決定了VFTO計(jì)算的精確性,因此SF6氣體放電模型的建立是研究TEV的基礎(chǔ)。為此,論文根據(jù)SF6氣體放電不同階段的阻抗變化規(guī)律,提出了一種新型SF6氣體單次放電模型;在此基礎(chǔ)上結(jié)合SF6重燃判據(jù)建立了SF6氣體重燃模型。隨后,論文研究VFTO波的傳播機(jī)制,分析了VFTO由GIS內(nèi)傳播到GIS外殼的路徑,并根據(jù)傳播機(jī)制和傳播路徑特征建立了相應(yīng)的阻抗模型。

      在完成上述工作基礎(chǔ)上,以某330kV GIS試驗(yàn)平臺(tái)為研究對(duì)象,計(jì)算了GIS隔離開關(guān)操作時(shí)GIS外殼所產(chǎn)生的殼體地電位升高的情況。在計(jì)算過(guò)程中,為真實(shí)模擬VFTO由GIS內(nèi)母線耦合至GIS外殼的情況,采用了1∶1變壓器模型。最后論文討論了SF6氣體放電模型,VFTO的模擬以及接地電網(wǎng)參數(shù)等影響TEV特性的因素。

      2 SF6氣體重燃模型的建立

      2.1 SF6氣體單次放電模型

      一般有兩種模型描述GIS隔離開關(guān)操作條件下SF6氣體放電:線性模型和時(shí)變電阻模型。線性模型不能真實(shí)模擬SF6氣體放電過(guò)程,只在計(jì)算精度要求不高的場(chǎng)合使用。時(shí)變電阻模型主要包括指數(shù)模型、雙曲線模型、黑盒模型和火花電阻模型等,這些模型的總體特征是用阻抗的變化體現(xiàn)SF6的放電特征,缺點(diǎn)是不能完整地描述SF6氣體整個(gè)放電過(guò)程中不同放電階段的阻抗變化規(guī)律。盡管曾有研究者采用分段思想建立過(guò)相應(yīng)的模型,但模型不同放電階段之間的過(guò)渡過(guò)程是非連續(xù)的,存在放電間隔[3],這與實(shí)際情況不符。武漢理工大學(xué)吳細(xì)秀老師課題組曾對(duì)SF6氣體建?,F(xiàn)狀進(jìn)行過(guò)綜述[4,5],在該研究的基礎(chǔ)上,建立了能完整體現(xiàn)SF6整個(gè)過(guò)程放電特性的模型。

      文獻(xiàn)[6-8]通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),GIS隔離開關(guān)操作條件下SF6氣體放電是高頻電壓、電流下的短間隙氣體放電現(xiàn)象。放電期間的阻抗變化如圖2所示。

      ①預(yù)擊穿階段1 - 阻抗快速跌落階段;②預(yù)擊穿階段2 - 阻抗緩慢下降階段;③穩(wěn)定燃燒階段;④絕緣介質(zhì)恢復(fù)階段圖2 SF6氣體放電阻抗變化情況Fig.2 Impedance change of SF6 gas discharge in different discharging stage

      由圖2可知,SF6氣體的擊穿有三個(gè)階段:預(yù)擊穿、穩(wěn)定燃燒和熄滅。其中預(yù)擊穿階段阻抗變化有兩個(gè)階段:快速跌落和相對(duì)緩慢下降階段。穩(wěn)定燃燒階段阻抗幾乎不變,且幅值較??;熄滅階段阻抗增大,且阻抗增加速度較快。整個(gè)阻抗變化在極短時(shí)間內(nèi)完成(μs級(jí))。由此可見,SF6氣體放電阻抗變化具有快速性特征,同時(shí)SF6氣體放電是在高頻電流和電壓作用下產(chǎn)生的且放電會(huì)反復(fù)發(fā)生。因此,高頻性、快速性和重復(fù)性是GIS隔離開關(guān)操作條件下SF6氣體放電的特征。論文所建立的模型應(yīng)體現(xiàn)出SF6氣體放電的上述特性。

      建模的實(shí)質(zhì)是采用分段思想尋找能準(zhǔn)確描述SF6各放電階段阻抗變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。預(yù)擊穿階段要體現(xiàn)阻抗快速下降的特征,可用指數(shù)函數(shù)描述;穩(wěn)定燃燒階段阻抗幾乎不變,可看作常數(shù);熄滅階段阻抗非線性上升。建模過(guò)程中還應(yīng)考慮三個(gè)不同放電階段間阻抗的過(guò)渡過(guò)程,表達(dá)式應(yīng)體現(xiàn)連續(xù)過(guò)渡的特征。

      文獻(xiàn)[9]在假設(shè)觸頭間電流線性增長(zhǎng)的基礎(chǔ)上提出了用雙曲線模型描述預(yù)擊穿和穩(wěn)定燃燒階段,其等效電路如圖3所示,式(1)為模型具體表達(dá)式。

      圖3 雙曲線模型推導(dǎo)所用的等效電路Fig.3 Equivalent circuit for derivation of hyperbolic model

      (1)

      式中,tδ為間隙擊穿時(shí)間。

      雙曲線模型不能描述熄滅階段。根據(jù)熄滅階段阻抗變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)可用常用的黑盒電弧模型描述,故本文采用Cassie-Mayr聯(lián)合模型描述熄滅階段。因本文只關(guān)心氣體放電阻抗的變化,故模型的表達(dá)式都是描述阻抗變化的。在對(duì)雙曲線模型改進(jìn)的基礎(chǔ)上,本文提出新的SF6氣體單次放電模型,其具體表達(dá)式為:

      (2)

      式中,g為電導(dǎo);u為放電電壓;P為Mayr模型中放電電壓耗散功率;τm為Mayr放電電壓時(shí)間常數(shù);uc為Cassie模型中放電電壓常數(shù);τc為Cassie時(shí)間常數(shù);Z為GIS母線波阻抗,可以根據(jù)GIS母線的尺寸大小,采用分布式模型求取[3,4]。

      根據(jù)式(2),SF6氣體放電阻抗變化規(guī)律如圖4所示。圖4中階段⑤的出現(xiàn)一方面考慮了SF6熄滅階段放電電流為零時(shí),氣體放電因熱慣性效應(yīng)而導(dǎo)致其放電阻抗不穩(wěn)定的情況;另一方面考慮了與SF6重燃放電之間的過(guò)渡。

      圖4 新型SF6氣體放電模型阻抗變化情況Fig.4 Impedance changes of SF6 gas discharge model

      綜上所述,本文所建立的SF6氣體放電模型不但考慮了整個(gè)放電階段SF6氣體放電阻抗的變化規(guī)律,還考慮了母線結(jié)構(gòu)(波阻抗)以及氣壓等因素的影響。

      2.2 SF6氣體重燃判據(jù)的建立

      由于重燃判據(jù)的求解過(guò)程十分復(fù)雜,限于篇幅這里只簡(jiǎn)單介紹求解思路,不給出具體的計(jì)算過(guò)程。

      根據(jù)文獻(xiàn)[10]給出的SF6臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)判據(jù),在進(jìn)行隔離開關(guān)氣室溫度場(chǎng)-流場(chǎng)-電場(chǎng)耦合場(chǎng)計(jì)算基礎(chǔ)上,采用數(shù)據(jù)擬合的方法得到觸頭分?jǐn)噙^(guò)程中SF6氣體臨界擊穿電壓隨時(shí)間的變化表達(dá)式:

      Uc=8×106t

      (3)

      式中,Uc為臨界擊穿電壓;0≤t≤0.09s。

      2.3 SF6氣體放電重燃模型的建立

      求得臨界擊穿電壓計(jì)算結(jié)果后,便可建立重燃模型,圖5為SF6重燃模型建立的流程圖。

      圖5 重燃模型的建立Fig.5 Flow chart of SF6 restriking model

      2.4 新型SF6重燃模型的驗(yàn)證

      為驗(yàn)證SF6重燃模型建立的正確性,將該模型應(yīng)用于1100kV GIS隔離開關(guān)操作所產(chǎn)生的VFTO計(jì)算中。圖6為仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比,表1給出了具體的暫態(tài)特性參數(shù)的對(duì)比。

      圖6 重燃模型在1100kV試驗(yàn)回路中VFTO對(duì)比Fig.6 VFTO comparison of reignition model in 1100kV test circuit

      表1 VFTO單次擊穿暫態(tài)特性參數(shù)Tab.1 Transient characteristic parameters of VFTO

      由圖6和表1的對(duì)比結(jié)果可知,仿真波形與實(shí)測(cè)波形的變化趨勢(shì)基本一致。主要的暫態(tài)特性參數(shù)如上升時(shí)間、擊穿陡度以及峰值等與實(shí)測(cè)值均在一個(gè)數(shù)量級(jí),且誤差相對(duì)較小。上述對(duì)比結(jié)果表明了論文所建模型具有一定的可行性。

      3 殼體地電位TEV升高計(jì)算

      3.1 VFTO的傳播路徑

      當(dāng)隔離開關(guān)中產(chǎn)生的VFTO波傳輸?shù)紾IS與套管連接處會(huì)發(fā)生波的折射和反射,形成三條傳輸線路,如圖7(a)所示,其簡(jiǎn)化圖和等值電路分別如圖7(b)和圖7(c)所示。在點(diǎn)O處,一部分電壓波被耦合到了殼體與地之間,造成了殼體暫態(tài)電位TEV升高;另一部分電壓波被耦合到了架空線路中[11,12]。

      圖7 TEV產(chǎn)生原理圖Fig.7 Generation mechanism of TEV caused by VFTO

      圖7中,Z1為GIS母線導(dǎo)體與殼體內(nèi)表面波阻抗:

      (4)

      式中,R1為母線導(dǎo)體外半徑;R2為殼體內(nèi)半徑。

      Z2為殼體外壁與大地之間的波阻抗:

      (5)

      式中,h為殼體距地面高度;R3為殼體外半徑。

      Z3為架空線與大地之間的波阻抗:

      (6)

      式中,h1為架空線離地高度;r為架空線半徑。

      3.2 VFTO的模擬等效處理

      由于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的VFTO波形,因此如何根據(jù)VFTO特性獲取VFTO波的數(shù)學(xué)表達(dá)式是TEV計(jì)算的難點(diǎn),即VFTO的真實(shí)模擬是TEV計(jì)算的難點(diǎn)。現(xiàn)有VFTO的處理方式要么將其直接等效為各種電源(直流源、交流源、恒壓源等),要么用雙指數(shù)波來(lái)描述[12-14]。為了真實(shí)模擬VFTO波,本文借鑒文獻(xiàn)[14,15]研究結(jié)果,采用1∶1的理想變壓器將內(nèi)部暫態(tài)回路GIS與套管連接處產(chǎn)生的VFTO波直接耦合到GIS外部暫態(tài)回路中,如圖8所示。

      圖8 1∶1理想變壓器模型處理VFTO波Fig.8 Equivalent processing model of VFTO

      3.3 接地電網(wǎng)模型

      一般GIS外殼處于接地狀態(tài),因此接地電網(wǎng)參數(shù)會(huì)直接影響TEV的暫態(tài)特性。本文的研究重點(diǎn)是SF6氣體放電模型對(duì)TEV的影響,為簡(jiǎn)化問(wèn)題這里將接地電網(wǎng)簡(jiǎn)化為電阻和電感相串聯(lián)的電路。

      4 TEV計(jì)算結(jié)果與分析

      4.1 TEV仿真模型的建立

      論文以某330kV GIS試驗(yàn)平臺(tái)為基礎(chǔ),對(duì)TEV暫態(tài)特性進(jìn)行研究。圖9為該平臺(tái)實(shí)物圖和等效電路圖,其仿真模型如圖10所示。

      圖9 330kV GIS試驗(yàn)回路Fig.9 330kV GIS test circuit

      圖10 TEV計(jì)算仿真回路Fig.10 Simulation model of TEV calculation

      4.2 結(jié)果分析

      在ATP-EMTP中對(duì)圖10進(jìn)行仿真計(jì)算,其結(jié)果如圖11所示。為了驗(yàn)證其正確性,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果(如圖12所示)進(jìn)行了對(duì)比,對(duì)比結(jié)果如表2所示。

      圖11 TEV的計(jì)算結(jié)果Fig.11 Simulation of TEV

      圖12 TEV實(shí)測(cè)波形(分閘)Fig.12 Measurement data of TEV

      TEV波形上升時(shí)間/ns擊穿陡度/(kV/μs)峰值/kV主要頻率成分/MHz仿真1493929131501~8實(shí)測(cè)20592041184—

      對(duì)圖11、圖12以及表2的結(jié)果分析可知:

      (1)TEV的波形前密后疏,且幅值高(可增加到幾十千伏),陡度大(高達(dá)105V/s),頻帶寬(主頻在0~8MHz范圍內(nèi)變化),動(dòng)態(tài)變化快(上升時(shí)間僅14ns),持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(可達(dá)ms)。

      (2)仿真計(jì)算得到的TEV主要暫態(tài)特征參數(shù)(上升時(shí)間、擊穿陡度、TEV峰值等)與實(shí)測(cè)值數(shù)量級(jí)相同,且幅值相差不大(見表2)。如TEV峰值中,仿真值為13.15kV,實(shí)測(cè)值為11.84kV,兩者峰值誤差為9%,表明TEV計(jì)算是準(zhǔn)確的。

      (3)TEV在隔離開關(guān)操作初期幅值很小,隨著時(shí)間的增加越來(lái)越大,且遠(yuǎn)大于初期階段的幅值。這是因?yàn)椋孩俜珠l操作初期,由于擊穿電壓和暫態(tài)恢復(fù)電壓都較小,因而產(chǎn)生的VFTO值較小,相應(yīng)的TEV幅值也不大;隨著觸頭開距的增加,SF6氣體的擊穿電壓和暫態(tài)恢復(fù)電壓逐漸增大,一方面使重燃時(shí)間變長(zhǎng),另一方面也會(huì)導(dǎo)致VFTO幅值變大,故TEV幅值也會(huì)隨著增加;②隨著SF6氣體重燃的不斷發(fā)生,其累積效應(yīng)也越來(lái)越明顯,使母線上殘余電荷越積越多,最終導(dǎo)致TEV幅值不斷增加。由此可見,如若在TEV發(fā)展的初期階段(如圖11(a)中0.05s)不采取措施加以抑制,隨著TEV的發(fā)展,它的抑制將變得越來(lái)越困難。

      5 TEV影響因素分析

      5.1 SF6放電模型的影響

      由圖1可知,SF6氣體放電模型是TEV精確計(jì)算的關(guān)鍵。為了驗(yàn)證放電模型對(duì)TEV特性研究的重要性,論文對(duì)比了單次放電模型和重燃模型的計(jì)算結(jié)果,單次放電模型的計(jì)算結(jié)果如圖13所示。

      圖13 SF6單次放電模型計(jì)算的TEV結(jié)果Fig.13 Simulation results of TEV calculated by SF6 single discharge model

      對(duì)比圖13和圖11可知,重燃模型中TEV波形的變化規(guī)律、幅值大小以及頻率成分都比單次模型中得到的TEV暫態(tài)特性更接近于實(shí)際波形,計(jì)算TEV精度更高。

      5.2 VFTO波等效處理對(duì)TEV影響

      VFTO能否正確地進(jìn)行等效處理也是影響TEV計(jì)算精度的重要因素,為此本文對(duì)比了將VFTO等效為雙指數(shù)波和直接保留VFTO波特性的兩種VFTO處理方法對(duì)TEV計(jì)算精度的影響。將VFTO波形等效為非周期性雙指數(shù)波時(shí),其波前時(shí)間為10ns、波尾時(shí)間0.05μs(參數(shù)來(lái)自仿真波形),幅值取VFTO的峰值438.35kV,具體表達(dá)式為:

      Us=Up(e-At-e-Bt)

      (7)

      式中,Up=438.35kV;A=1.39×107;B=3.24×108。

      用雙指數(shù)波作為激勵(lì)源計(jì)算得到的TEV結(jié)果如圖14所示。

      圖14 雙指數(shù)波電源計(jì)算的TEV結(jié)果Fig.14 Simulation results of TEV calculated by double exponential wave

      由圖14可知, TEV波形并未呈現(xiàn)前疏后密的特點(diǎn),隨著時(shí)間的增加,TEV的幅值越來(lái)越小,最終趨向于零,該變化趨勢(shì)與實(shí)測(cè)結(jié)果剛好相反。圖14中TEV的最大值68.37kV,陡度最大為10.7kV/ns,這些典型暫態(tài)特性參數(shù)與實(shí)測(cè)值存在較大誤差。另外,計(jì)算結(jié)果表明TEV波頻譜在0~5MHz范圍內(nèi)變化,且變化非連續(xù),與實(shí)際情況不符。由此可見,要精確研究TEV的暫態(tài)特性,必須準(zhǔn)確地模擬VFTO波。

      5.3 接地電網(wǎng)對(duì)TEV影響

      在其他條件不變,僅改變接地電網(wǎng)參數(shù)的條件下,無(wú)論是用雙指數(shù)波模擬VFTO還是采用1∶1理想變壓器等效處理VFTO,只要減小接地電感均會(huì)降低TEV的幅值,即接地電感的減小有助于抑制TEV,相關(guān)計(jì)算結(jié)果如圖15所示。

      圖15 不同接地電感TEV峰值Fig.15 TEV peak value of different grounding inductors

      6 結(jié)論

      為研究TEV的暫態(tài)特性,本文建立了新型SF6重燃模型,討論了SF6放電模型、VFTO的等效以及接地電網(wǎng)參數(shù)等對(duì)TEV暫態(tài)特性的影響,得到如下結(jié)論:

      (1)本文所建立的新型重燃模型能描述SF6氣體放電的快速性、高頻性和重復(fù)性等特征,用該新型模型計(jì)算TEV具有一定的精度,其中TEV峰值誤差為9%。

      (2)TEV 具有幅值高、陡度大和頻帶寬等特征,波形前密后疏,并且隨著時(shí)間的增加TEV幅值越來(lái)越大。

      (3)VFTO的等效處理對(duì)TEV計(jì)算精度有重要影響。采用1:1理想變壓器等效處理VFTO能使計(jì)算結(jié)果最大限度接近實(shí)測(cè)值。

      (4)減小接地電感有助于抑制TEV的幅值,套管處的TEV幅值較之其他地方更大,因此該處的絕緣更為重要。

      致謝:論文的研究工作得到了強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué))開放基金的資助。SF6氣體放電模型的前期工作由廣州供電局田蕓完成,在此深表感謝!感謝中國(guó)電力科學(xué)研究院的汪本進(jìn)工程師、吳士普高工在TEV測(cè)量試驗(yàn)中提供的支持與幫助!

      [1] 張志遠(yuǎn)(Zhang Zhiyuan).GIS開關(guān)操作對(duì)電力式互感器的影響研究(Research of the influence of GIS switching operation on electric transformer)[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(Harbin: Harbin Institute of Technology),2013.

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      Research on transient characteristics of TEV based on new reignition model of SF6gas discharge

      YU Guang-zhao1, WU Xi-xiu1, ZHANG Ke-jie1, HU Guo-zhao1, QIU Jin2,WANG Ling2

      (1. School of Automation, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China; 2. Wuhan Branch, China Electric Power Research Institute, Wuhan 430074, China)

      SF6gas discharge is the basic cause of all the electromagnetic transient phenomenon occurring in GIS at disconnector operation. Therefore, the characteristic of SF6discharging would have an important influence on GIS electromagnetic transient. In order to investigate the transient characteristics of TEV, a new SF6reignition model is established in this paper. Based on analyzing the law of variation of SF6impedance at different discharging stages, the segment model is adopted to set up the single discharge model of SF6. Besides, a thermal-fluid-electric coupling field model is built to calculate the breakdown voltage of SF6when the disconnector contact opens slowly and then the reignition criterion can be obtained if the data fitting method is applied to express the reignition criterion as the function of time. According to this criterion, the new SF6discharge model, which can describe the discharge characteristics of SF6with rapidity, high frequency and repeatability, is established on the basis of the single discharge model. Moreover, to verify the validity of the new model, VFTO is calculated and the comparing results between the calculation and experimental measurement reveal that the simulation results show good agreement with experimental data. After that, the transmission mechanism of VFTO is researched, then on this basis the TEV model is established and the factors influencing on TEV such as SF6discharge model, the equivalent methods of VFTO and grounding parameters are discussed as well.

      VFTO; TEV; SF6gas discharge; reignition model; grounding grid

      2015-12-28

      國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51107093)、 強(qiáng)電磁工程與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華中科技大學(xué))開放基金項(xiàng)目

      余光召(1990-), 男, 湖北籍, 碩士研究生, 研究方向?yàn)楦邏洪_關(guān)設(shè)備、 電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)與電磁兼容; 吳細(xì)秀(1976-), 女, 湖北籍, 副教授, 博士, 研究方向?yàn)殡娖麟娀±碚摗?開關(guān)電磁暫態(tài)過(guò)程及其電磁兼容。

      TM56

      A

      1003-3076(2016)11-0037-08

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