【摘要】：高壓單芯交聯(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。單芯電纜在正常運行、雷電和操作暫態(tài)以及系統(tǒng)故障狀態(tài)下,其金屬護層均會產(chǎn)生感應電壓,特別是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地等故障時,護層感應電壓過高可能導致護層外絕緣的損壞,從而造成系統(tǒng)多點接地事故。單芯電纜護層的外絕緣損壞將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成危害,因此,研究電纜金屬護層感應電壓的產(chǎn)生及其抑制措施具有重要意義。本文針對GIS合空變時,電纜與GIS接頭附近電纜支架處放電現(xiàn)象展開研究。首先,根據(jù)放電現(xiàn)象的觀測結(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,通過理論分析得到了電纜護層電壓產(chǎn)生原因為合空變產(chǎn)生的勵磁涌流和高頻過電壓;最后,針對500kV單芯電纜在變壓器空載合閘時的護層電壓進行了仿真計算,并提出抑制放電的措施。通過上述研究工作,本文取得的結(jié)論如下:(1)在變壓器空載合閘暫態(tài)計算中,飽和變壓器模型計算結(jié)果和實際結(jié)果偏差較大,BCTRAN模型計算結(jié)果接近實際值,但勵磁涌流波形有差異;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,能更為準確的仿真變壓器空載合閘暫態(tài)過程的勵磁涌流和過電壓。(2)針對500kV抽水蓄能電站主變空載合閘過程進行了計算,合閘角為0°時,勵磁涌流最大,達到4380A,為額定電流的5倍,涌流頻率大多集中在1000Hz以內(nèi),同時含有幅值較小的高頻分量。合閘角為90°時,過電壓最嚴重,電纜芯線過電壓是557kV,過電壓幅值較小,衰減快,電壓頻率大多集中2kHz內(nèi),同時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合空變過電壓頻率高導致電纜芯線流過高頻電容電流,高頻電容電流和勵磁涌流感應得到的電纜金屬護層電壓其幅值較大,合閘角從0°～90°變化,A相電纜護層電壓為12.70kV～20.50kV,代表了其在各種合閘角下電纜護層可能出現(xiàn)的電壓大小。(4)GIS合空變暫態(tài)過程產(chǎn)生勵磁涌流和高頻過電壓,若合閘回路中連有電纜,電纜芯線的勵磁涌流和過電壓產(chǎn)生的高頻電容電流通過電磁感應耦合到電纜護層,導致護層采用單端接地方式時不直接接地端感應出高電壓,而電纜外皮與電纜接地支架間存在2.5mm空氣間隙,電纜護層外絕緣材料破損后絕緣外皮電壓接近于護層電壓,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將護層電壓降低到氣隙擊穿電壓以下,但合閘角接近90°時氣隙仍會擊穿;電纜外皮并聯(lián)電容對護層電壓抑制效果顯著,當電容達到1μF后,能將護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層保護器,效果不理想,但采用更換保護器與600Ω合閘電阻相配合的方式能將護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,該方案實施可行性高且抑制效果顯著。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM247

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