考慮殘余電荷分布非均勻性特快速暫態(tài)精細(xì)模型研究.pdf

1、氣體絕緣變電站(GIS)是電力系統(tǒng)的核心部件，在GIS中當(dāng)進(jìn)行合閘或者分閘操作時(shí)會(huì)引起動(dòng)靜觸頭之間的擊穿，從而形成上升時(shí)間極短的快速暫態(tài)電壓(VFTO)。觸頭間隙的燃弧和滅弧，在空載母線上留下了殘余電荷，且殘余電荷在隔離開(kāi)關(guān)的觸頭和空載母線上分布是不均勻的，對(duì)VFTO影響很大。本文以252kVGIS實(shí)驗(yàn)平臺(tái)隔離開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，在考慮空載母線上殘余電荷分布非均勻性前提下，建立仿真模型，開(kāi)展隔離開(kāi)關(guān)操作產(chǎn)生的暫態(tài)電壓響應(yīng)特性研究。為研究分析

2、VFTO暫態(tài)特性，本文主要采用兩種方法仿真分析VFTO。
　　首先，仿真分析了母線殘余電荷分布的極不均勻性。提出了利用有限元仿真和牛頓迭代相結(jié)合計(jì)算得到母線上電荷密度的分布，基于傳輸線模型，采用FDTD算法精確地分析考慮殘余電荷分布非均勻性的VFTO。最后將采用FDTD計(jì)算結(jié)果與EMTP仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。若EMTP模型母線初始值沒(méi)有考慮以及絕緣子采用集總電容來(lái)等效，其仿真結(jié)果是不夠精確的，驗(yàn)證了該方法的有效性。
　　其次

3、，基于三維仿真模型，通過(guò)有限元的方法，利用COMSOL三維仿真軟件采用順序耦合的方法將殘余電荷的非均勻分布考慮在內(nèi)，仿真了隔離開(kāi)關(guān)操作瞬間GIS內(nèi)部的瞬態(tài)電磁場(chǎng)，獲得了瞬態(tài)過(guò)電壓的特性。并與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
　　最后，在考慮殘余電荷非均勻分布下，將以上兩種方法進(jìn)行對(duì)比，分析各自的優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。采用基于一維傳輸線模型的FDTD算法運(yùn)算速度快，耗時(shí)短，受到模型的限制，其準(zhǔn)確度比基于三維場(chǎng)模型的有限元仿真方法要低。而基于三維場(chǎng)模型