GIS隔离开关高频电弧物理特性与特快速暂态模型研究

Very fast transient overvoltage (VFTO) generated during opening or closing switching of disconnectors is very important for the insulation coordination design for gas insulated switchgear (GIS) of EHV or UHV. However, investigation for physical characteristics of the arc is still not available, which leads to the lack of very fast transient model with physical background and influences the accuracy of VFTO simulation. Therefore, a 252kV GIS platform is built for the experimental study of the high frequency arc. The VFTO, very fast transient current (VFTC) and gap distance are measured, followed by the high rate photograph and plasma parameter measurement for the arc channel. The physical mechanism of the generation, propagation and extinguishment of the arc will be revealed. Based on above-mentioned investigation, corresponding physical parameters which reflect the process and electrical properties of the arc are studied, a very fast transient model for the arc is proposed as well as a VFTO simulation method for whole operation of disconnector. The achievements of the project will enrich the theoretical foundation, experimental investigation and modelling for the high frequency arc of disconnectors.

气体绝缘组合电器（GIS）中隔离开关分合短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）对超、特高压GIS的绝缘配合设计很重要。由于对隔离开关间隙击穿形成的电弧物理特性缺乏研究，导致难以建立具有物理意义的特快速暂态模型，影响了VFTO仿真结果的准确性。为此，拟建立252kV GIS 试验平台，开展隔离开关高频电弧物理特性试验研究。对隔离开关分合闸时的VFTO、特快速暂态电流（VFTC）、开距进行测量，结合高速摄影对电弧形态的观测及电弧通道等离子体参数测量，揭示隔离开关间隙电弧产生、燃烧、熄灭的演化规律及相关物理参数的变化情况。在此基础上，提取反映电弧演变过程和电气特性变化的物理参量、建立反映隔离开关间隙高频电弧物理特性的特快速暂态模型；提出包含多次重击穿的隔离开关分合闸全过程VFTO仿真方法。研究结果将丰富隔离开关高频电弧的基础理论、试验研究方法及建模方法。

气体绝缘组合电器（GIS）中隔离开关分合短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）对超、特高压GIS的绝缘配合设计很重要。由于对隔离开关间隙击穿形成的电弧物理特性缺乏研究，难以建立具有物理意义的特快速暂态模型，影响了VFTO仿真结果的准确性。为了更好地掌握隔离开关间隙的电弧特性，建立了252kV GIS 试验平台，开展了隔离开关高频电弧物理特性试验研究。试验测量了隔离开关分合闸时的VFTO、特快速暂态电流（VFTC）、间隙距离，结合高速摄影对电弧形态的观测及电弧通道等离子体参数测量，揭示了隔离开关间隙电弧产生、燃烧、熄灭的演化规律及相关物理参数的变化情况。在此基础上，提取了反映电弧演变过程和电气特性变化的物理参量、建立了反映隔离开关间隙高频电弧物理特性的特快速暂态模型；提出了包含多次重击穿的隔离开关分合闸全过程VFTO仿真方法。研究结果丰富了隔离开关高频电弧的基础理论、试验研究方法，为VFTO仿真提供了准确的电弧模型。