电弧放电的物理过程对GIS隔离开关操作电磁暂态特性的影响研究

GIS中的电磁暂态现象主要是由操作隔离开关电弧放电所引起，随着输电电压等级的提高，GIS中的电磁暂态问题更加突出。为此，项目拟开展电弧放电过程对GIS隔离开关操作电磁暂态特性的影响研究，主要工作有：①建立考虑灭弧介质、触头运动、负载等GIS隔离开关操作条件的电弧模型。通过考虑电弧辐射能量损失，引入电弧温度、导热率等描述电弧微观放电过程的物理量，使建立的电弧模型既能反映电弧与电路的关系，又能揭示电弧的物理产生机制；②在电击穿基础上，根据热击穿理论提出新的电弧重燃判据，使对电弧重燃的判断更完善。在此基础上建立具有多次电弧重燃特性的GIS隔离开关模型；③为解决电弧因多次重燃而具有的强烈非线性问题，项目依据电弧电流幅值大小的变化进行特征区域的划分，在每一区域内完成曲线的函数拟合，并将拟合后的函数按时间顺序进行分段，得到整个操作区间电弧电流的表达式，从而能依据等离子天线辐射理论建立电弧电磁干扰模型。

分析了GIS隔离开关操作条件下SF6气体放电特征，澄清了对SF6气体放电认识存在的误区，即GIS隔离开关操作条件下SF6气体放电不是传统意义上的“电弧放电”，而是具有快速性、高频性和重复性特征的高频气体放电现象。这些特点用传统的工频或低频电弧放电模型无法描述。为此，从SF6气体放电的阻抗特性出发，通过对火花放电模型的改进建立了能描述SF6放电特性的单次气体放电模型。在此基础上，依据电击穿理论和GIS隔离开关操作特征提出了SF6气体重燃判据。为得到SF6气体放电临界击穿场强，建立了GIS隔离开关操作SF6气体放电时的流场和电场计算模型，并得到SF6临界击穿场强随隔离开关触头开距的变化曲线。在完成上述工作基础上，建立了既能反应GIS隔离开关操作条件又能体现SF6放电特性的重燃模型。.针对GIS隔离开关操作电磁暂态VFTC的研究相对匮乏的现状，开展了1100kV电压等级VFTC的仿真计算。根据VFTC的波形特征，定义了衰减系数，重点讨论VFTC的衰减特性及影响因素。研究结果表明常规的阻尼电阻的加装对VFTC幅值虽有一定的抑制作用，但十分有限，需研究更有效的VFTC抑制措施以防止其破坏与之相连的互感器设备。.此外，项目开展了VFTO测试数据的分析工作。根据VFTO的波形特征，定义击穿陡度、上升时间、衰减时间以及击穿频率等具有典型意义的暂态特性参数，在此基础上分析了VFTO波形的暂态特性。.最后，在分析GIS隔离开关操作电磁暂态(主要是VFTC)特征基础上，建立了VFTCVFTC暂态电磁辐射干扰模型。计算了VFTC辐射电场和磁场大小，论母线长度、VFTC主频等参数对辐射电场和磁场的影响。