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800 kV分体结构GIS母线外壳环流特性的研究

【电力管理论文】一个金属外壳,在三相对称运行下,外壳上产生的环流幅值不会很高,而电压等级较高时,三相不是“共体”结构,一般采用三相分体的形式[2]。在这种结构下,特别是产生不对称或故障时,外壳上会产生较高的环流数值。在特高压系统中,金属外壳结构又有连续型和非连续型之分,连续型外壳在沿同相母线安装的连续段彼此都是连接的,整个外壳上提供了一条电气上连接电路,此时母线电流在外壳上引起的感应电压在外壳上引起了纵向电流;非连续型外壳各相母线在连接段内彼此电气隔离,没有电流在各外壳段之间相互流通,外壳电流没有外部返回路径。外壳不连续时母线电流在外壳上产生感应电压,但却不能产生纵向电流,并且其他相外壳也将产生感应电压,而这种不均匀电压在分隔段外壳上引起的局部感应电流均呈不均匀特性,对设备绝缘构成威胁,并且外壳连续时产生的感应电流可以起到屏蔽效应,减小电磁场对外部环境的影响。因此在工程上一般采用连续型外壳[3-5]。典型的环流示意图见图1。
母线外壳环流具有一定的危害:
⑴影响系统的输送容量。正常运行时,外壳环流值与母线负荷电流基本上为同一数量级,产生很大的环流损耗,在故障运行情况下环流值更大。⑵损耗发热。环流超过一定值时,发热超过外壳的热容量,导致局部发热,加速绝缘部分老化。在GIS变电站中有很多电子器件,其工作条件比较苛刻,高温环境对其正常工作产生一定影响。目前国内还没有关于母线金属外壳环流出台相关定量的判断标准[6-8],鉴于母线外壳环流的重要性,迫切需要研究母线外壳环流的特性。因此如何使系统最大限度地屏蔽电磁效应,又能经济运行,是目前电力系统十分前沿的一个课题。
1模型建立
数值计算模型和参数的确定,是三相分体结构GIS母线外壳环流特性研究的基础。母线金属外壳上的感应电压是母线电流产生的磁通与外壳交链引起的。这种感应电压的大小与母线截面、外壳半径、位置布置、电流大小及母线外壳的长度等有关。在建立母线与母线外壳的耦合中,如图2所示,一些基本参数容易确定,如母线感抗、电源阻抗等,从文献[9-10]中得出,重点在
 
 
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