一种gis变电站中变压器的vfto防护装置及方法
【专利摘要】一种GIS变电站中变压器的VFTO防护装置及方法，所述防护装置包括避雷器、电容器、放电线圈、开关以及熔断器，由熔断器和电容器构成的串联支路并联连接在避雷器的两端，熔断器位于电容器和线路之间；由放电线圈和开关串联构成的放电支路并联连接在电容器C的两端；防护方法中通过线路波过程原理计算获得电容器C的参数。本发明无需对已投入运行的变电站做出较大变动，即能有效抑制VFTO的幅值和陡度，保护变压器的纵绝缘，其安装方便，工作可靠性高。
【专利说明】-种GIS变电站中变压器的VFTO防护装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及变电【技术领域】，特别是一种GIS变电站中用于对变压器的VFT0进行防 护的装置。
【背景技术】
[0002] 气体绝缘变电站（Gas Insulated Substation,简称GIS)，又称为全封闭组合电 器，与空气绝缘变电站相比，它具有占地面积小、运行安全、维护方便以及与周围环境隔绝 等诸多优点，因此气体绝缘变电站在世界各地的应用越来越广泛，尤其在大都市的配电站 更是如此。GIS内的隔离开关和断路器在切合过程中，由于开关触头断口的重复击穿，会 在气体绝缘变电站内部产生振荡频率高达数百兆赫兹的特快速暂态过电压（Very Fast Transient Overvoltage,简称VFTO), VFT0的电压幅值并不很高，通常低于雷电过电压的 幅值，因此采用常规避雷器难以对其进行防护；另外VFT0还有一个特点，即陡度过高，这会 对变压器线圈本身内部的绝缘，即纵绝缘产生严重威胁，所以在GIS中对VFT0的防护就显 得异常重要。
[0003] 目前抑制VFT0的方法主要有以下几种： 1)采用快速动作隔离开关。快速动作隔离开关的抑制原理是缩短隔离开关切合时间以 减少重复击穿的次数，缩短燃弧时间，降低VFT0出现的几率，也可以在一定程度上降低最 高过电压的倍数。但是快速动作隔离开关的使用并不能完全解决由VFT0带来的问题。
[0004] 2)隔离开关并联合闸电阻。含并联电阻的隔离开关工作原理为：在触头闭合时， 并联电阻被旁路，从而不接入电路；在触头击穿或重燃时，动触头与合闸电阻形成燃弧通 道，电阻接入电路；在触头完全断开时，电弧熄灭，并联电阻也不接入电路。电阻的阻尼作用 使行波上升时间下降、幅值降低，但合闸电阻使隔离开关结构复杂，制造难度增大，且发热 量大。
[0005] 3)采用铁氧体磁环。铁氧体是高频导磁材料，将铁氧体磁环套在GIS隔离开关两 端的导电杆上，由于铁氧体磁环的高频特性，相当于在开关断口和空载母线间串入了一个 阻抗，能够改变导电杆局部的高频电路参数，增加行波能量的损耗，阻尼行波的传播，从而 抑制VFT0。但在实际GIS应用中，铁氧体磁环的饱和效应会使抑制效果大打折扣。
[0006] 上述三种常用的方法中除自身缺陷以外，均需要对GIS中的设备进行硬件以及结 构上的改变，这就需要变电站进行大规模、长时间的停电改造，成本高，且停电会造成间接 损失。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有技术的不足，提供一种GIS变电站中变压器的VFT0防护装置，它 无需对GIS中现有设备进行硬件及结构改造即可有效抑制VFT0的防护装置，以解除VFT0 对GIS变压器的威胁，达到保护变压器的目的。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下： 一种GIS变电站中变压器的VFTO防护装置，所述GIS变电站中的GIS设备与变压器之 间的线路上设置有避雷器，所述避雷器的两端并联电容器。
[0009] 上述GIS变电站中变压器的VFT0防护装置，所述电容器所在支路上串联熔断器， 熔断器连接在电容器的进线侧。
[0010] 上述GIS变电站中变压器的VFT0防护装置，所述电容器的两端并联由放电线圈和 开关构成的放电支路。
[0011] 一种GIS变电站中变压器的VFT0防护方法，在所述GIS变电站中的GIS设备与变 压器之间的线路上设置有避雷器，并在避雷器的两端并联电容器；电容器容值选择按如下 原则进行： A、 确定变压器的电压等级、线路波阻抗以及变压器的耐受电压； B、 根据传输线的波过程原理得到VFT0经过电容器以后的电压时域表达式，对表达式 求时间的导数获得侵入变压器入口的VFT0陡度； C、 根据变压器能承受的最大陡度值计算电容器容值的下限； D、 根据直配电机防雷保护所用的电容值，确定防护电容容值的上限。
[0012] 由于采用了以上技术方案，本发明取得了如下技术进步： 本发明采用并联电容器来对变压器进行防护，通过计算分析可以选择合适的电容值达 到降低VFT0陡度的目的，与此同时，不会对GIS的正常运行造成影响。相比其他防护手段， 采用并联电容器的方法适用范围更加广泛，降陡明显且安装方便，不会改变现有元器件的 结构，与主变现有的避雷器配合可以把VFT0幅值和陡度限制在可接受的范围内。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的结构示意图； 图2是VFT0通过电容器的等效电路图。
[0014] 图中各标号表不为：MOV、避雷器，C、电容器，L、放电线圈，FU、烙断器。
【具体实施方式】
[0015] 下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0016] 本发明所述VFT0防护装置设置在GIS变电站中的GIS设备与变压器之间的线路 与地之间，包括避雷器MOV、电容器C、放电线圈L、开关以及熔断器FU。其中由熔断器FU和 电容器C构成的串联支路并联连接在避雷器MOV的两端，熔断器FU位于GIS设备与变压器 之间的线路与电容器C之间，即位于电容器的进线侧；避雷器MOV采用变电站现有设备，用 于限制侵入变压器入口过电压的幅值；电容器C用于将VFT0的陡度限制至雷电波以下；熔 断器FU -方面用于保护电容器C，另一方面在电容器C发生短路故障时切断短路电流。由 放电线圈L和开关构成的放电支路并联连接在电容器C的两端，用于在电容器C退出运行 时，泄放残余电压。VFT0防护装置中各个设备的接线如图1所示。
[0017] 本发明通过在GIS变电站中的GIS设备与变压器之间的线路上设置有避雷器M0V， 并在避雷器M0V的两端并联电容器C，来限制侵入变压器入口的VFT0陡度，进一步对变压器 的匝间绝缘进行保护。
[0018] 在GIS变电站中，由隔离开关操作产生的VFT0是以行波的形式进行传播的， 当线路中设置VFTO防护装置后，VFTO (假设为一无限长直角波）将从一条波阻抗为 ^的线路传播到另一条波阻抗为线路上，两线路连接点即为VFT0防护装置的安装点。 VFT0通过电容器的等效电路如图2所示。
[0019] 由彼得逊法则可推出通过电容器的电压：
【权利要求】
1. 一种GIS变电站中变压器的VFTO防护装置，所述GIS变电站中的GIS设备与变压器 之间的线路上设置有避雷器(M0V)，其特征在于：所述避雷器的两端并联电容器（C)。
2. 根据权利要求1所述的一种GIS变电站中变压器的VFT0防护装置，其特征在于：电 容器（C)所在支路上串联熔断器（FU)，熔断器（FU)连接在电容器（C)的进线侧。
3. 根据权利要求2所述的一种GIS变电站中变压器的VFT0防护装置，其特征在于：所 述电容器（C)的两端并联由放电线圈（L)和开关构成的放电支路。
4. 一种GIS变电站中变压器的VFT0防护方法，其特征在于：在所述GIS变电站中的GIS 设备与变压器之间的线路上设置有避雷器（M0V)，并在避雷器（MOV)的两端并联电容器（C); 电容器（C)容值选择按如下原则进行： 确定变压器的电压等级、线路波阻抗以及变压器的耐受电压； 根据传输线的波过程原理得到VFT0经过电容器以后的电压时域表达式，对表达式求 时间的导数获得侵入变压器入口的VFT0陡度； 根据变压器能承受的最大陡度值计算电容器容值的下限； 根据直配电机防雷保护所用的电容值，确定防护电容容值的上限。
【文档编号】H02H9/04GK104158163SQ201410435431
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月31日 优先权日:2014年8月31日
【发明者】张重远, 王增超, 李春燕, 张欣 申请人:华北电力大学（保定）