封閉式組合電器隔離開關產生的過電壓

　　在每一個電壓跳變處將產生一個階躍電壓波，對正常設計的GIS，估計這一上升時間最快可達3ns[4]。由于這一過電壓的上升速率極快，因此被稱做陡波前過電壓（Very Fast FrONt Overvoltage 簡稱VFFO），也有些文獻稱這種過電壓為特快速暫態過電壓（Very FaST Transients Overvoltage 簡稱為VFTO）。這樣的階躍電壓波不斷地產生、來回地傳播，并且發生復雜的折射、反射和疊加就構成了GIS中的（Very Fast Transients）現象。

2 試驗簡介
　
　　試驗方式1是用被試隔離開關DT開合一段短負荷母線（DT與DA之間的母線）。在進行合閘操作前，負荷側母線必須充以表1規定的直流電壓，然后直流電壓源用輔助隔離開關DA斷開。由于GIS母線泄露電阻很大，負荷側母線將保持這一電壓不變，這時將電源側（DT左側）電壓升至試驗電壓，最后關合被試隔離開關DT。

　　由于負荷側母線已經預充了負的直流電壓，隔離開關將在電源側電壓峰值處附近擊穿，產生VFFO。開斷試驗時，DA打開，DT處于合閘位置，電源電壓升至，打開DT即可。

需要說明的是，在隔離開關開斷時，隨著隔離開關觸頭距離的增加，擊穿電壓也在不斷上升，所以最后階段重燃的過電壓是最高的（參見圖1）。其極限情況是最后一次重燃前負荷側母線殘留電壓為相電壓峰值，而最后一次重燃又正好發生在電源側電壓反極性峰值處，但這種概率是不大的。而標準規定的關合試驗條件考慮的即為這一苛刻狀況，也就是說在方式1中，合閘產生的過電壓相對來說比較穩定，這是由于負載側預充了直流電壓。而分閘過電壓隨機性比較強，合閘過電壓比分閘過電壓要高。

IEC61259對此項試驗規定了三種試驗方式，但若對三種試驗方式都進行試驗是非常困難的（具體要求參見文獻[5,6]。由于只有試驗方式1是強制性的，因此只對方式1進行了試驗。

此次500kV GIS 隔離開關共進行了200次關合試驗和100次開斷試驗，取得了大量的數據。其中測得的最大過電壓出現在合閘負荷側，為1189kV（2.4p.u.）。具體情況參見文獻[7]。

3 計算模型的確定

3.1 計算模型

研究表明利用計算機進行模擬計算是比較有效的[8]，只是在計算前必須根據自己產品的特點，試驗回路或變電站的具體情況，對模量損耗電阻、接地電阻等計算參數進行一定的假設，并且通過計算和實測來校正這些假設，最終才能達到比較準確的計算。

EMTP程序包含有對有耦合的平行多導體系統暫態過程的計算，它采用相模變換方法，把有耦合的各平行導體相量上的傳輸參數變換成無耦合的各模量上的傳輸參數，據此利用Bergeron法求出模量上的暫態過程解，再反變換求出相量上的暫態過程解。

利用EMTP程序進行計算時，必須輸入模量參數。本文使用電纜/GIS參數計算程序及EMTP程序對國外某公司試品進行了模擬計算，并與其實測結果進行了對比。

通過對比計算可以得出結論：利用GIS參數計算程序得出的衰減電阻太小，可能是因為VFFT過程十分復雜，只通過簡單的理論計算很難真實地反映GIS中的各種損耗。所以需要通過試驗和計算的對比來調整參數的設置，才能使計算比較真實。本文采用了加大衰減電阻的方法使計算波形與實測波形從整體上看比較相似。