《特快速暫態過電壓的測量方法及產生和傳播機理研究》是依託清華大學，由余占清擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：特快速暫態過電壓的測量方法及產生和傳播機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：余占清
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
氣體絕緣變電站隔離開關和斷路器操作時由於電弧的重燃會激發特快速暫態過程（VFT），產生高頻、高幅值、陡波前的過電壓（VFTO）和強烈的空間電磁場。VFTO對開關本身及與之連線的變壓器等一次設備絕緣會產生危害，同時經空間輻射或傳導等途徑干擾二次設備，嚴重影響系統的穩定性。本項目將研究VFTO的測量原理，研製滿足高場強、寬頻帶、小擾動要求，基於晶體光電效應的光電電場感測器，採用場強反推的方式實現測量，制定可以全面評價VFTO特性和分布的測量方法。通過試驗室模擬試驗、現場測量結合氣體放電理論，研究開關操作時VFT的產生機理和傳播機理，構造考慮間隙擊穿和電弧重燃或預擊穿的開關電氣特性模型，建立同時考慮過電壓和電磁輻射的特快速過程計算方法。通過試驗和理論計算，分析變電站VFTO特性和在一次系統中的分布，總結VFTO和暫態電磁場的特徵參數，分析VFT對一次設備和二次系統的影響。
結題摘要
項目組按照預定技術路線，圍繞電力系統氣體絕緣開關產生的特快速暫態過電壓（VFTO）問題，開展了系統的理論分析、設備研發、試驗測量、仿真分析，結合特特快速暫態測量和分析方面的最新進展，完成了項目既定研究內容。研究了適用於GIS變電站外部VFTO測量方法，分析了周邊物體的影響和電場與電壓之間的關係；開展了用於VFTO測量設備的研究，研究了基於光電效應的電場感測器方案，開展了樣機研製，並分析了電場測量系統刻度因數及場強形式的影響；測量了110、500、750、1000kV等不同電壓等級GIS變電站的外部VFTO特性，分析了GIS產生的VFTO特性，研究變電站GIS開關操作時特快速瞬態電磁過程的產生和傳播機理；開展了用於GIS變電站VFTO分析的暫態計算方法研究，開展了開關、母線、變壓器、互感器等關鍵設備的仿真建模工作，開展了VFTO仿真計算；研究了VFTO對變電站二次設備的影響，總結了二次側電磁暫態特徵數據。基於以上研究內容，達到了項目預定目標，取得的成果包括：提出了基於場強反推的GIS變電站外部VFTO測量方法，考慮周邊物體的影響解決了電場與電壓之間的關係；成功研製了用於VFTO測量的光電效應電場感測器，滿足了小擾動、高幅值、寬頻帶、複雜測量環境、高精度的場強測量要求，感測器量程達1MV/m、頻帶300MHz；獲得了110、500、750、1000kV等不同電壓等級VFTO特性的一手數據，提取了GIS產生的VFTO波形的特徵參數；掌握變電站GIS開關操作時特快速瞬態電磁過程的產生和傳播機理；提出了用於GIS變電站VFTO分析的基於波過程理論和Bergeron模型的寬頻電磁暫態計算方法；考慮了GIS開關操作時間隙擊穿和電弧重燃特性，基於宏模型實現了對開關的建模，採用耦合多傳輸線實現了變壓器和母線的建模；通過仿真計算，獲取了VFTO的分布規律；總結了VFTO對變電站二次設備的影響，獲得了二次側電磁暫態特徵數據。結合該項目的研究，培養碩士3名，博士3名，在國際學術期刊、國際會議及國核心心期刊上發表論文9篇，申請發明專利2項。
