GBT311.4-2010绝缘配合电网绝缘配合及其模拟的计算导则.pdf 100页

'ICS29．080．0K48a图中华人民共和国国家标准GB／T311．4—2010绝缘配合第4部分：电网绝缘配合及其模拟的计算导则Insulationco-ordination——Part4：Computationalguidetoinsulationco‘ordinationandmodelingofelectricalnetworks2010—11—10发布(IEC60071—4：2004，M()D)2011—05—01实施丰瞀鹳鬻瓣譬麟瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19 标准分享网www.bzfxw.com免费下载刚舌’‘’‘‘‘’⋯‘⋯‘‘‘1范围·⋯⋯⋯···2规范性引用文件3术浯和定义⋯·4符号和缩写⋯-5过电压的类型·6研究类型⋯⋯·7891暂时过电压(Tov)·2缓波前过电压(sF0)3快波前过电压(FF[))．4特快波前过电压(VFF0)网络元件的表示币¨数值处理1概述⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯2数值处理·-⋯⋯⋯⋯⋯3架空线路和地F电缆的表示⋯⋯4计算暂时过电压时电网元件的表示目次7．5计算缓波前过电压叫的电网元件的表示7．6计算快波前瞬态时电网元件的表示⋯⋯7．7计算特快渡前过电压时网络元件的表示暂时过电压分析⋯⋯·⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．1概述⋯··⋯⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．2暂时过电压的快速估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8．3暂时过电压的详细计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯缓波前过电压分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·9．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·9．2SF()研究的快速方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯-·9．3采用的方法·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9．4统计法导则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一快波前过电压(FF0)分析·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·10．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10．2统计法和半统计法的应用导则⋯⋯·特帙波前过电压(vFFo)的分析⋯⋯⋯··-11．1概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·¨．2研究的目的⋯⋯⋯·⋯··⋯⋯⋯⋯⋯一¨．3VFFO的产生和类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯·GB／T311．4—2010Ⅶ，，●00o0o00地¨躬药葫骱孙盯盯船艄鹏∞∞叭M弭弘弘 www.bzfxw.comGB／T311．4—201011．4研究JH导则12模拟计算示例·12121212概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯示例1：包括长线在内的大型输电系统的f10V··示例2(sF0)——s00kV线路充电(合闸)⋯⋯··示例3(FFO)——500kvGIs变电站的雷电防护12，j工矩4(VFFo)76jkVGIs中瞬态的模拟附求A(资料性附录)架空线路和地下电缆的表示⋯·A．1肾导体线路的精确Ⅱ模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··A．2常规兀回路⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-·A．3行波法：常电感的单相无损线⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯A．4与频率相关的尊导线线路模型⋯-⋯⋯⋯⋯⋯A．j多导体线路的模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·A．j．1模型参数⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯A．5．2转换矩阵的近似⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录B(资料性附录)断路器电弧模型⋯⋯⋯⋯⋯B．1开断步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·B．2电弧的数学模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·-B．3回路断开的特殊情况B．3．1开断线路故障⋯B．3．2开断小电感电流附录(：(资料性附录)计算电力系统设备雷害故障率的概率法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯-一c．1简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一c．2概率模式的确定⋯⋯··⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯c．2．1雷击点⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一c．3强度函数的计算和故障域的确定(见图c．1)⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯c，4故障率的积分计算⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯c，j预期的年故障次数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一附录D(资料性附录)计算示例5(Tov)400kV／200kV输电系统中线路和电抗器间的谐振⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯D．1输人参数和模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I)．1．1线路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯··⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯D．1．2线路参数⋯⋯⋯⋯·⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·T)．1．3发电机⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一D．1．4变压器⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··D．1．5电抗器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·D．2方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．⋯．．-⋯⋯”D．3结果和解释·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一附录E(资料性附录)计算示例6(sFO)——因sFO引起的气体绝缘线路故障率的计算F．1输入的数据和模制·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一E．1．1线路图(图E1)·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯--⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I|L昌踮踮％弘驵蛎娟％L暑的∞∞．。盯㈨鹋∞∞∞∞加加加加n陀阳MnMM巧％阳硼阳阳 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载E．1．2电源⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．1．3避雷器(7．5．11)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．1．4断路器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．1．5架空线路和气体绝缘线路(GIL)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．1．6残余电荷(7．5．2)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．2采用的方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯F．3系统结构⋯⋯·⋯⋯·⋯·⋯⋯·⋯-⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．4结果和分析⋯·⋯·⋯⋯··⋯·⋯⋯⋯·⋯·⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·E．5故障率计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯·⋯E．6建议⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯··⋯⋯···附录F(资料性附录)计苒示例7(FFO)——开合小电感电流时的高频熄弧F．1试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-F．2模拟的输人数据和模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··F．2．1电弧模型和电弧参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·F．2．2模拟电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯F．3结果和说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯·参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯·⋯⋯·⋯⋯⋯．⋯⋯．．GB／T3”．4—2010图l过电压的类型(特快波前过电压除外)·⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯阁2用于电感的阻尼电阻⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯··⋯·⋯⋯⋯·-⋯⋯-⋯⋯⋯⋯罔3用于电容的阻尼电阻⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图4非线性兀件稳态计算假定条件的示例⋯·⋯⋯⋯·-⋯·⋯--⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图j交流电压等效同路⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··图6动态电源模型⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．图7线性网络的等效表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．图8[56j中负载的表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯··⋯-t图9同步电机的表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯·⋯⋯．⋯图10统计开关使用的双分布图解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··图ll多段输电杆塔[16]，H—f。+z。+z。+z。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··图12电晕支路模型的示例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-·图13伏秒特性曲线的示例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．图¨双斜线波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯·⋯⋯⋯⋯t．图15CIGRE的中凹波形⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯．-图16接地电极的简化模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．．．图17一个变电站纵深的网络模拟示例-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-，-图18两个变电站纵深的网络模拟示例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··图19统计法和半统计法的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-·图20电气几何模型的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯．图21考虑到两个随机变量(雷击电流最大值和破坏性电压)的临界函数⋯⋯⋯⋯一图22GIs和空气的界面处：外壳和地之问的耦合(乙)，架空线路和地之间(磊)以及母线导体和外壳之间(z，)[33]⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-图23试验系统的单线罔⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯．．Ⅲ珀阳舯∞∞∞跎跎船趴％鼢蛳％盯船舳们们三；鸺∞挑曲∞佃∞∞钉矾观跎田的船船舛n弘弱 www.bzfxw.comGB／T311．4—2010图24图嘲系统暂态稳定计算得到的cHM7、LVD7和cHE7处的TOV⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··系统暂态稳定模拟得到的第1、第2和第3电源中心的发电机频率⋯⋯⋯⋯⋯⋯··动态电源模型的方框图[5s]⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·LVD7处的TOV具有588kV和612kV固定连接的避雷器的电磁瞬态模拟cHM7处的ToV具有588kV和612kV固定连接的避雷器的电磁瞬态模拟图29LVD7处的TOV——具有484kV自动投切的金属氧化物避雷器的电磁瞬态模拟⋯-t图30cHM7处的TOV——具有484kV自动投切的金属氧化物避雷器的电磁瞬惫模拟··图31系统的模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图32辅助触头和主触头⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··幽33具有残余电荷和合闸电阻的配置中的相对地过电压累积概率函数和绝缘放电概率示例图34l000次操作的故障次数与设备耐受电压之间的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·图35用于雷击研究的500kVGIs变电站的电路图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯·图36雷电流的波形⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·图37一个GIs段(节点)故障和安伞状态的界面的近似表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图38联合概率密度函数等值曲线⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯·⋯⋯⋯⋯·图39具有合闸隔离开关的765kVGIs的单线图(仅用粗线表示的GIs部分对此处模拟的瞬态现象是重要的；图40中的某些点也在此处表示出)⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图40研究瞬态现象的76jkvGIs部分的模拟图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯-图4l4ns的斜波·-⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·图42开关操作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-·表1过电压的类别和形状——标准电压波形和标准耐受试验表2最严重的过电压类型和产生它们的工况之间的对应关系表3现行的架空线路和地下电缆模型的应用和限制条件⋯～表4文献159]建议的对应于不同结构的^、u。和DE值⋯⋯表5摘自文献[44]的变压器对地最小电容⋯⋯-⋯·⋯⋯．．表6摘自文献[28]的典型变压器类设备对地电容⋯⋯⋯⋯·表7摘自文献[28]的断路器和隔离开关对地电容⋯⋯⋯⋯-表8首次负极性下行雷击的表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯表9首次负极眭下行雷击的半峰值时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表lo负极性下行随后雷击的表示⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-表11负极性下行随后雷击的半峰值时问⋯⋯⋯-⋯·⋯·⋯⋯表12VFFo研究中元件的表示⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯表13FFO研究方法的类型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表14电源侧参数⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．表15避雷器的特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯表16并联电抗器的特性⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表17断路器的电容⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一表18残余电荷⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯．-表19系统结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·表20记录的过电压⋯-⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-⋯⋯一表2l1∞0次操作的故障次数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯表22系统的模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯Ⅳ孙孙卯即卯弱弱弘明码的∞盯叮阻∞眈鸥雅00怕加加加肌船匏盟弘孔粥∞∞∞如如驯u北 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载表23应用EGM法需要的数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·表24峰值电流分布⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··表25两条架空进线上不同区段的雷击次数⋯⋯·⋯⋯⋯表26GIS破坏性放电电压分布和雷电流峰值分布的参数表27FoRM的风险估算(杆塔接地电阻一10n)⋯⋯··表28对于GISll的故障率估算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··表29GIS元件的模拟：765kVGIs的数据⋯⋯⋯⋯⋯··GB／T311．4—2010434445 www.bzfxw.com前言GB／T311．4—2010本部分使用匿新起草法修改采用IEc6。0714：2004《绝缘配合第4部分：绝缘配合和电州模拟的计算导则》(英文版)。本部分按照GH／T1．1—2009和GB／T20000．22009给出的规则起草。本部分与1}cc600714：2004的主要技术性差异及其原因如下：3．17代表性雷电流中用“雷电流最大值”代替“雷电流最小值”。IEc6007l一4：2004编辑性错误，故进行了修改；7．6．3．3感性支路中用“o．5pH／m”代替“lpH／m”。根据我国经验，1ftH／n1数值偏大，敞进行了修改：删除了“7．4．3．1使用PI模型的建议”的条标题一行。因7．4．3中无7．4．3．2，不符合GB／T1．12∞9的相关规定。故进行了编辑性修改；在7．6．5．1．4中增加“注2：7，6．5．1．3和7．6．5．1．4介绍的方法足甜对标准大气条什的．未考虑海拔高度的影响，不宜直接应用于工稃。”。因为IEc6007l一4的“7，6．5．1"3采用面积标准的空气间隙模型”和“7．6．5．1．4基于表示先导传播的空气问隙模型”介绍的方法均是针对标准大气条件而言的．未考虑海拔高度的影响，不能直接应用于工程。故加注予以说明以提高可操作性。另原7．6．5．1．4中的“注”顺延为“注1”。一在7．6．7变压器的表6中增加电压等级jookV变压器类设备典型对地电容数据。以适应我国的实际需要．提高可操作性。——在7．6．8断路器和隔离开关的表7中增加电压等级500kv断路器和隔离开关类设备典型埘地电容数据。以适应我国的实际需要，提高可操作性。7．6．9雷击·删除“队为雷电统计对全世界是相同的。”一句。此话不严格，因为不同地区、不同国家的雷电流幅佰的分布概率有较大的差异。·增加“注：需注意地闪密度监测灵敏度应和雷电流幅值的监测灵敏度一致，否则会带来误差。”。——7．6．9．3表示首次负极性下行雷击的概率分布·删除了“也可以采用某些国家使用的一螳已有的经验公式。”一行。不适用故删除。·增加“注：根据我国的实际测量数据，我同大部分地区防雷计算中的雷电流幅值的分布采川lgP(，r)一J：／88，陕南以外的西北地区、山蒙古自治区的部分地区(这类地区的平均年雷暴阿数一般在20及以下)少雷地区的雷电流幅值减半，lgP(Jt)=L／44”。因为不同地区、不同国家的雷电流幅值的分布概率有较大的差异，而1Ec6007l4“7．6．9．3仅介绍了IEEE提出的一个关于电流幅值的分布的筒化公式，不完全适悄千我国，故增加注释标明我国的实际以提高可操作性。lo．1．3确定性法巾用“最大雷电流”代替“最小雷电流”。IEc6∞7l一4：2004编辑性错谍，故进行了修改：一住10．2．2需要的数据中增』JⅡ“——塔头空气间隙的放电特性；”，计算需要。——在12．3．1．4表lj避雷器的特性中用持续运行电压u。的数据“324kV”代替“350kV”，用操作冲击残压u(2kA)的数据“907kv”代替操作冲击残压uLlkA)的数据“864kV”。以适应我国的实际需要，即符合GBL1032的相关规定。Ⅶ www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4～2010——附录A·A，3行波法：常电感的单相无损线中用公式“V(工，f)+Zc，(“z)一2×z。F，(z一“)’’代替“V(f)+Z【』(z)一2×ZcFI(工叫)”。·A．4与频率相关的单导线线路模型中片!{公式“V，(￡)F叫(磊)×，。(￡)一F·(e叫)×(v，(f)+F1(zc)×12(z))”代替“V1(￡)一F_1(zc)×Il(f)一F1(eT1)×(v、(≠)+F1(z，)×J，(￡))”。·A．5．1模型参数中用公式““一掣一琊Ⅲ执d?IEc60071—4：2004编辑性错误，故进行了修改。奉部分与IE(：600714：200i的卜述主要差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(1)进行了标示。本部分中的附录A、附录B、附录c、附录D、附录E、附录F为资料性附录。本部分由中国电器J业|办会提出。本部分由全国高电压试验技术和绝缘配合标准化技术委员会(sAc／T(1163)归口。本部分负责起草单位：国网电力科学研究院、西安高撩电器研究院有限责任公司。本部分参加起草单位：河南平高电气股份有限公司、山东电力研究院、湖南省电力试研院、南方电网技术研究中心、广东省电力设计研究院、江两省电力科学研究院、库枘耐吉(宁波)电气有限公司。本部分主要起草人：谷定燮、田J奁l文、岗沛洪、工建生、王维洲、严玉林、何慧雯、张小勇。本部分参加起草人：崔东、陈勇、千亭、曹祥嶙、郭志红、李文艺、蒋正龙、蔡汉生、童军心、蒋斌。Ⅷ≯蓑 www.bzfxw.com范围绝缘配合第4部分：电网绝缘配合及其模拟的计算导则GB／T311．4—2010GB／T311的本部分规定了进行绝缘配合数字化计算的导则，并提出了普遍认可的建议：电力系统的数字模型；——实施适用于数值计算的确定性法和统汁法。本部分适用于给出进行绝缘配合的计算方法、建模和示例方面的资料，以便采用GB／T311．22002中提出的方法，并按照GB311．1—1997选取没备或装置的绝缘水平。2规范性引用文件下列义什对于本文件的应用是必小可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB311．11997高压输变电设备的绝缘配台(IleqIEc6007l—l：1993)GB／T311．22002绝缘配合第2部分：高压输变电设备的绝缘配合使用导则(eqvIEc600712：1996)GB／T311．3绝缘配合第3部分：高压直流换流站绝缘配合程序((jH／，1311．32007．IEC600715：2002．M(]I))GB1984高压交流断路器(cB1984—2003，IEc62271100：2001，M()D)GB11032交流无问隙金属氧化物避雷器(GB¨0322000，eqv1Ec60∞9—4：1991)GB／T13499电力变压器应HJ导则(GB／T134992002，idtIEC600768：1997)GB／’I、16927．1高电压试验技术第一部分：一般试验要求(cB／T16927．1一1997，eqvIE(：600601：1989)IEc6227l—llo：20()5高压开关设箭和控制设备第11o部分：感性负载开合(Hjgh_vnltageswitchgearandcontr019ear—Part110：Lnductiveloadswitching)3术语和定义3．1除GB311．卜l997外．F列术语和定义适用于本文件。注：某此术语来自lEc的多语字舆[1]1。反馈backfeedin2通过变雎器由低压侧向高压架空线路或电缆供电的工况。1方括号中的引用见参考文献 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—20103．2反击(逆闪)backflashover雷击杆塔或架空地线造成的相埘地绝缘闪络[1]。3．3反击率(逆闪率)backflashoverrate每100km线路每年的反击(逆闪)次数。3．4投入容性负载closingofcapacitiveload主要是指电容器组的投入，但是也包括任何其他容性负载的投入。3．5临界电流criticalcurrent引起线路闪络的最小雷电流。注：线路的临界电流是指所有注入点的最小临界电流。3．6直击雷direct】ightnjngstrike雷击电网的一个兀件，如导线、杆塔或变电站设备[1]。3．7充电(合闸)energizatjon事先没有储能的电力系统元件与电源的连接或再连接。3．8故障清除faultclearing开断系统短路。3．9限定距离Jimitdjstance离开变电站的距离，在此距离外的雷击引起的过电压不会产生危害变电站设备的侵入波。3．10线路分闸(线路切除)linedmpping通过开断最后·台断路器将线路断开。3．11施加线路故障lineeaultapplic；ltion对系统中的某一线路施加一个短路。3．12甩负荷Ioadrejectjon断开线路断路器，引起向一定量的负荷停止供电。注：从暂时过电压的观点出发．最严重的情况是输送电厂大部分电能的长距离输电线路的负荷侧断路器分闸3．13线路重合闸Ijnere-ene’gization故障或继电器误动引起的线路断路器的分闸后的快速合闸。注：埘于线路充电．应计及线路的残余电荷。3．14最大绕击电流maximumshieldingcurrent能够击中被架空地线保护的线路相导线的最大雷电流。● www.bzfxw.comGB／T311．4—20103．15平行线路谐振parallellinerest’nance同与甲行的带电线路之间的电容耦合引起的在并联电抗补偿的不带电的回路上的过电压。3．16选相操作point．on-cyclecontro儿edswitchi“g．在合闸容性负载时，选择断路器触头问电压过零的瞬间合闸，以消除操作瞬态。在开断感性负载时．保证在电弧拉长和变弱，电流过零时分州，以消除重击穿和重燃的风险。3．17代表性雷电流representativeljghtningstrokecurrent在特定的雷击点产生设备能够耐受的过电压的雷电流最大值。它通常根据经验得出。3．18缓波前过电压闪络率slow_fmntovervolt89enashoverrate因缓波前过电压造成的每100km线路每年的闪络次数。3．19并联电阻switchin翟resistor为了限制长线路来自电源激励的操作冲击的幅值，接人的和线路波阻抗相当的电阻。3．20感·|生和容性电流的开合switchingofinductiveandcapacitivecurrent包括电动机启动电流的截断、变压器励磁电流的开断或者并联电抗器的开断时的感性电流的截断、电弧炉以及其变压器的开合和操作、空载电缆和电容器组的开合，高压熔断器的电流的截断。(见GB／T311_2—2002巾的2．3．3．5。)3．21非同期断路器极(相)的操作unevenbreakerpokI·perations断路器的分闸和合闸期间断路器的一个或两个微缓动。4符号和缩写AlS空气绝缘开关设备RFo反击(逆闪)BFR反击(逆闪)率EGM电气几何模型FA(1，rS灵活交流输电系统FF0快波前过电压GIS气体绝缘开关设备HVDC高压直流1IlWV雷电冲击耐受电压M()A金属氧化物避雷器SFO缓波前过电压s1WV操作冲击耐受电压SFoFI{缓波前过电压闪络率 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311，4～2010续表T()V暂时过电压TRV瞬态恢复电压VFF()‘特快渡前过电压z。(或Z。)渡阻抗(或特征阻抗)J。临界电流r。最大绕击电流。在某此场合也简写为vF．1()。作为补充，见GB／T311．22。02的1．3以及参考文献[4]中的符号清单。5过电压的类型表1和俐l详述了所有类型过电压的特征。表1过电压的类别和形状——标准电压波形和标准耐受试验类别低频瞬态莲续的暂时的缓波前快波前特快波前．j驾．．11红脚电压或过Ⅳ舭惭．门飞，肌．．，H。1w电压的波彤7。，。亡UVn≤】00ns电压或过电压r一50Hz或60Hz10TIz<，<：50。Hz20ps<■≤s∞o舻0．1“s<丁1≤20f￡80．3MH《^(1。0MHz波形的范尉丁．≥3600sO02s≤了’≤36。。s丁^≤20ms丁^≤300fzs30kHz<^<30。kHzl／，—酸一乙＼—标准电撇№懒木『＼j———∑k，压波形7．J．且』·』2r黝Hz或60Hz48Hz≤，≤62HzL一250us1、1—12u5丁．一60s7一一2j00“sn—j0“s标准耐受短持续时间的操作冲击试验雷电冲击试验电压试验工频耐受3由相关的电器委员会规定。 6研究类型GB／T311．4—2010对于范围T的电压等级(u。至252kv)，sF()一般不严重，而雷电引起的FF(_)必须仔细考虑。但足。对于更高的电压等级，sF()成为一个苇要凶素，尤其在特高压(uHv)范围当FF()在多数情}兑下不是最严重的时候。对所有的系统电压等级都需进行T()V的研究。表2列出了各种最严重过电压的类刑和产生它们的工况之间的对应关系。表2最严重的过电压类型和产生它们的工况之间的对应关系瞬态过电压暂时过电压缓波前过电压快渡前过电压持陕波前过电压T()VSF()FF()VFF()甩负荷、?(见GB，T31l22。02的2322)变压器投人平行线路谐振√断路器械的非同剃操作√反馈线路故障(见(；B，11311．22(]02巾的23．3．3)故障清除一l(见GR／T3lJ．2—2(J¨2中的2．3．3．3)线路克电(合闸)(见GBj’I311．22002中的232)线路重合闸线路分闸(退出)AIS的母=线开合√1)感|!【￡和容性电流的丌合(见GB／．1311．22002中的235)o反击(逆闪)V绕击√(见GB／T311．22002中的2342)(；Is内部的丌合√六氟化硫断路器的感性1)和容性电流开合(；Is中的闪络真空断路器的开合1)在短母线和低阻尼的情况下．也能出现特快波前过电压。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载CB／T311．4—20106．1暂时过电压(ToV)在确定设备的工频耐受电J玉时，尤其是住确定M()A的容量与面，暂时过电压很重要。T(jV对变压器和并联电抗器的作用可导致其过饱和。铁融谐振足T()v的一种特定类型，本导则中小予研究。6．2缓波前过电压(sF())在确定避雷器的能量承受能力和选择设备的耐受电压以及输电线路杆塔的窄气间隙时缓波前过电压起作用。研究sF()要求探讨导致超过上述耐受值的过电压的町能的网络结构以及操作条件。按其蕈要性递减的顺序，需要考虑的典型事什有线路三相重合州、线路充电(合闸)、线路故障、故障清除、容性负载关合以及感性负载开断(从电抗器的观点来看)。感性电流开台巾，断路器可能在最终开断后因过高的dt，，df而击穿。最终开断后．在r频四分之一周波之前的断路器断口介质击穿称为重燃．而l?频四分之一周波后的断口山穿称为重击穿。断路器的重击穿产生很高的sFo，注：对于范围】的世备段有规定耐圣电压值。6．3快波前过电压(FFo)FF()主要足由雷击引起的。其幅值远高于其他种类的过电压。罔此，FFo对于所有的电压等级都很重要．并且．需要使用保护装置(主要是避雷器)来减轻FF()的作用。研究快波前过电压是为了确定设备故障率．从而选择与保护装置配置和杆塔接地相关的设备的耐压水平，以及评估线路和变电站的性能。注：由十电流截断和重击穿．真空断路器可引起快波前范围内的过电压。6．4特快波前过电压(VFFo)特快波前过电压对于防止高的接触电压以及(jIs外壳内的内部闪络是很重要的。GIs中的操作工况(见i3])或者中压系统中真牵断路器的操作会产生VFF()。GIs中隔离_丹=关的预山穿以及六氟化硫断路器的重燃可能产生VpFO。通常，这些VFFO可通过选相开合等米避免，但是．需要对控制继电器的误动作情况进行分析。7网络元件的表示和数值处理7．1概述估算每种类型过电压的简化方法分别在8．1、9．1和lo．1巾简单提出。它们不要求对每个元件精确模拟。但足，如果需要确定准确的过电压或者简化方法不能处理的过电压时，就要求用详细的模型傲仔细的分析。研究中所用的表示系统元件的这些模型取决于所考虑的过电压的类型。经过数值处理后，对于每种类型的过电压．本条款中给出的模型足以表示系统元件。7．2数值处理7．2．1瞬态计算前的初始化瞬态现象的解与瞬态开始的初始条件有关。某些模拟计算可以从零初始状态开始，如某砦雷击研究的特殊情况，但是，有许多情况的模拟计算必须从工频稳态条件开始。对于大多数情况，该问题_口J以通过模拟工具内部计算予以解决。尽管有些程序可以对些简单情况进行带有睹波的静j始化，但是．对于大多数一般情况，至今还没6 GB／T311．4—2010有能够c；r算初始条件的数学工具。惜波的初始化可以通过简单的近似方法获得。最简单的方法是称为brutef。rce(“强山”)法：不进行任何初始计算就丌始模拟计算，而持续足够长的时间让瞬态趋于稳定状态。该方法具有合理的精度，但是，如果系统元件具有小的阻尼，其收敛会非常慢。更有效的方法足将非线性支路隔开或用线性化模型表示非线性支路，进行近似的线性交流稳态计算。7．2．2时间步长时间步长应与所考虑的瞬态期间系统中卅现的最高频率情况一致。建议值为最高频率对应的周期的十分之一。时阳】步长必须小丁网络中仟何传播元件的波传播时间。建议值为最小波传播时间的一半。时间步长的正确性口』以通过文献[j]中给出的方法束验证，比较给定时间步长和一半的给定日J间步长的计算结粜。如粜两个结驰相等，则认为第一个时间步长已经足够小。7．2．3模拟的持续时间持续时间应足够的长，以保证模拟结果中记录到了最高的过电压。尤其是必须考虑到传播时问和反射。对于TOv，计算时间必须充分复盖一时间间隔，以准确地计算避霄器中的能量。7．2．4数值振荡数值振荡与下述有关：用于瞬态计算的数值方法，特别是在时域计算中求解使用的积分方法；对于给定参数值的系统模型的固有不稳定特件。如果在模拟情况下出现振荡，必须检查其足否与物理现象相关。如果振荡取决于时间步长或者是非阻尼的，它们可能是数值振荡。在采用梯形法的程序中，叮以采用一个与电感并联的电阻(图2)来阻尼电流突然变化叫可能出现的数值振荡，如史献[29]中所示。根据文献[29]，该电阻对电感的幅一频响应不应有不利影响，但是会引入一个相位误差。基于工频下可接受的相位误差，文献[38]提出使用如下判据：j．4×警≤‰。≤04×警在采用梯形法的程序中，如果电容器端子间的电压发生突变，也能在容性电流中m现数值振荡，但在实际研究中很罕见。为了阻尼这些振荡，可以采用·个与电容器串联的电阻(图3)。文献[29]提出采用下述数值：Rm—c一。·15×疗茏在几个时间步长内采用向后Euler法吐王可阻尼振荡[29]。7．2．5输出数据的表示在准备这些结果的输出时应涟意避免计算结果的无意过滤。例如，如果用于表示输出的时间步长不够小，某些存在的振荡就会隐藏在两次采样之问。7．2．6非线性元件用分段线性模型表示非线性元件时分段数必须足够多，尤其对“拐点”附近的数据，这样才能准确模拟这些元件并产生可信的结果。因时域计算所采用方法，非线性元件可导致数值的不准确。必须沣意稳态计算对非线性元件所做的假定，可见下面的示例(图4)。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—20107．3架空线路和地下电缆的表示有很多表示架空线路和地下电缆的方法。表3汇总r最常用的模型。建模的细节在附录A巾给H_}。表3现行的架空线路和地下电缆模型的应用和限制条件名称应用局限性1精确”模型初始化·仅在个频率下仞始化；2常规”模型·“兀件数量的选择}瞬态·南于“链第一个电容．导致梯形积分问题·选择用于模型计算的频率：·模拟损耗的集中阻抗引起的反射；●在大多数情况下固转换矩阵系数的实数近似引起的偏差；3常数转换矩阵的行波模型瞬态·困时间步长引起的历史项计算的近似(当传播时间不是步长的整数倍时)；·每个摧舞淼帅≤÷·对同轴电缆和不换位垂直排列架空线路以及接地故障计算(频率范围很厂)，因转换矩阵和频率相关．计算精度差；4常数转换矩阵的频率相关模型瞬态·在很多情况卜转换矩阵的系数是实系数的近似；·时闸步长的限制5带有频率相关的转换矩阵的瞬态●在地下电缆以外使用时常出现数值不稳定现象；频率相关模型●时间步长的限制瞬态和·相域线路建模现在已经不太流行。其一个优点是可以避免将转6相域模型初始化换矩阵系数近似为实数电缆建模时，廊注意模拟交叉可=联(通常指电缆护套的连接)。对于电缆，振荡的阻尼通常难以模拟，尼其足并联损耗的模拟。7．4计算暂时过电压时电网元件的表示本条款中描述的大多数模型更详细的资料存文献：2]中给出。7．4．1电源7．4．1．1正序和零序RLC回路图5巾z。和z，分别为电源的零序阻抗和正序阳抗。Z。一R。+JL。×2“厂以及zJ一尺，Ij』。。×2“-厂为了计算厶和Z1．可以假定它们主要由电感组成，即磊≈J，叫×孙厂以及z，≈，L频。L和L-可以从单相短路电流值kn。。和三相短路电流值Im⋯按下述公式计算：孕一鞋一zZ】Jhh“R GB／T311．4—2010R，和R．可以通过时间常数关系式L／R—r，由电感计算得出。谐振电容可以由零序和正序谐振频率(这两个频率均由测量获得)确定，由下式计算：fc．一_』一iLl∞J。c。一．匕零序和正序值然后，阻尼电阻由下式给出：IR·瑚√鲁1，旧瑚√笛零序和正序值fc。：。LLl甜l。’。p一瓦_矗，：≯相值和中性点值fR。h一是L1∞11R。一妻(L。。。L，。，)相值和中性点值系数^决定了衰减的水平并从测量导出。角频率m。和“。从测量计算得出。参考文献[63]给出了根据变压器合闸时产生的过电压估算网络谐振频率的例子。变压器合闸时，其铁芯会饱和，并因此而产生高畸变电流，进而在过电压上叠加谐波峰值。7．4．1．2同步电机依据丁F交轴座标或相座标来建模。必须模拟饱和特性、励磁和机械转矩。模拟电压和速度控制也很重要。这砦参数都和频率相关，但是，模拟这一相关性是复杂的，而对于所考虑的瞬态它通常是不重要的。电容的效应可以忽略。7．4．1．3动态电源模型[55]该模型适用于有频率波动的电源。它允许采用暂态稳定程序的结果模拟网络．来避开同步电机模拟的困难(见图6)。量值P、Q、K和舀是时间的函数。它们由测量或者暂态稳定研究中获得。该模型提供了按每一个时削步长计算系统戴维宁等效电源的幅值和相位的方法。我们有Z—R+】XS．．一(P+jQ)一P．．+jQ。P一一PJ，一(R×V．VJcos占x×V．V，sin占一RvJ2)／(R2+x2)Q一一Q，一(x×V．Kcos占尺．vjsin占一xⅥ2)／(R2+r)式中：占一a文茂一么V，阱及岛一么vJR。(V．)一z—V．cos疗，。(V，)一_一V．sin占RJ’+x一一＆一(R2+X2)(P／H)+RV’Xz—Ry一6一(殿+x2)(Q／V，)+xVz一(。尺+厅X)／(R2十X2)v一(Hx—bR)f(Rz+X2)V．一(z2+矿)。5 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010占一arctan(_／T)且Ⅱ<占<Ⅱ等效电源的电压由P—v．(￡)c。sL2Ⅱ声+占(￡)]给出。7．4．2线性电网的等值刖网络简化程序可以简化网络的线性部分，以加快计算速度。真实网络和简化后的网络之间的适应范围可以直到1kHz，这也是Tov的感兴趣的频率范嗣。简化目的是为r得到从禁此节点看过去的详细表示系统的等值电路，简化网络与实际网络具有相同的频率响应(舆型值1kHz以下，见图7)。7．4．3架空线路和地下电缆模拟架空线路时，考虑零序参数的频率相关性足重要的。还要考虑到非埘称性。假定地线上的电压为零，可以取消地线。口J能使用7．3中的模型2、模型3、模型4和模型j。如果采用模型2(常规“模型)·应考虑到F面的建议：．。正确模拟线路所要求的”段的数量直接与瞬态期间预期的振荡频率有关。相应于长度，的n链单元模拟的最高的频率[17]由下述公式给出：f一————．—!—一“⋯”×￡×兀F式中L和c分别表示单位长度的电感和电容。文献[5]认为，如果必须表示频率，，则相应的n单元的线路长度应小于：净赢式中v是电磁渡的速度，由下式给出：。1V一—孑吾√¨如果线路合闸，突然与馈电系统侧的电容并联，则会导致无限大的电流，因为初始电压不同的两个电容器的直接连接。为了避免这一问题，应用一个与线路波阻抗相同数量级的电阻与第一个“单元的外侧并联电容串联。7．4．4杆塔分析线路故障产生的过电压时，由于架卒线路杆塔的阻抗和导纳很小，可表示为单一的电气节点也可以忽略杆塔。7．4．5电晕效应在大多数T0v研究中不模拟电晕效应，因为在这些研究中观测剑的过电压太小，达小到电离阈值，除非是非常长的线路和恶劣的环境条件，例如高湿度和高海拔。7．4．6空气间隙、线路绝缘子研究TOV时通常不表示空气间隙。7．4．7母线在研究中，母线长度与波长相比可以忽略时，不单独模拟母线。主母线可以用集中电容表示。7．4．8变压器和并联电抗器在，I"Ov频率范嗣，变压器可作为一个电感元件．不需要考虑其电容。励磁电感的饱和、剩余磁通10 和损耗(铜耗和励磁损耗)在T()v的产生和阻尼方面起着重要作用。感抗和电阻可以从测量和计算程序的估算获得。见GB／T13499或文献。8]。非饱和并联电抗器可简单地用电感表示，冈为损耗很低可以忽略。如果fl、()v的幅值高到足以导致并联电抗器饱和，则可以采用变压器的模拟方法。因为影响到变压器的零序，铁芯的设计起到了，主要作用。二柱铁芯设计促成了较低的零序阻抗。事实上，在三柱变压器中，零序磁通通过箱体形成闭合路径，因此，相关的零序磁阻高于五柱变压器(或者壳型铁芯)的零序磁阻。电感与磁阻成反比，因此三柱变压器的零序电感小于五柱变压器的零序电感。上述还取决于绕组的连接，即矢量组以及中性点的接地方式。对于不接地的星形和三角形绕组连接，由于此类连接不允许流过零序电流，零序是开路的。因此，实际中，兰柱变压器与五柱变压器的性能差异与星形接地的绕组连接方式有关。在特殊结构中，例如，当从变压器星形接地的绕组端子观察，而另一侧仅有一个星形不接地绕组时，三柱变压器与五柱变压器的性能有显著差异．因为，从模拟的观点出发，三柱变压器的作用如同一个配有虚设的附加三角形绕组的赢柱变压器，这虚没的三角形绕组导致低的零序电感(在这种情况下．五柱变压器的零序开路)。当从变压器星形接地的绕组端子观察，而另一侧仅有一个三角形绕组时．三柱变压器与五柱变压器的性能稍有差异，因为．从模拟的观点m发，i柱变压器的作用如同一个配有虚设的附加三角形绕组的五柱变压器．这虚设的三角形绕组导致稍低的零序电感。这一观点的参考文献可在150j和L66]中找到。7．4，9未动作的断路器和隔离开关分闸位置的断路器通常被模拟为末端元件，倜是，在某地研究中，可能要求模拟开断的断路器的均压电容，尤其在考虑到铁磁谐振时。合闸位置的断路器表示为一个单一的电气节点。7．4．10变电站和杆塔的接地电极如果要求表示接地电极，它可以模拟为一个电阻，它表示小电流时低频的接地电阻。7．4．11雷击如果有必要模拟雷击引起的短路(或闪络)，它可以用开关合闸来模拟。7．4．12避雷器在下列情况下避雷器必须模拟：——如果必须考虑到其阻尼效应；——如果需要分析它们的能量耐受；——如果TOV的幅值超过金属氧化物避雷器的额定电压或者带有间隙的避雷器的火花放电电压；——如果所研究的T()V与缓波前瞬态过电压有关；——如果自牺牲的避雷器用于限制ToV的幅值。在这些情况下，非线性电阻足以表示避雷器对TOv的影响。7．4，13负载表示负载的主要问题是要知道它们的参数。如果仅知道参数是有功和无功功率，建议(见[2])进行嘣种TOV的研究，一种使用串联的RL负载，另一种用并联的RL负载。如果两种研究表明使用两种模型的结果差异较大，则应获取有关负载的更多参数并使用更准确的模型。11 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010负载中的电动机可能改变短路功率和频率响应。文献[56]涉及到谐波计算，提出了用二种方法模拟负载：——方法1：忽略负载的等效感抗，认为它是无限大。负载可以等效为一个电阻R—u2／P，这里u是标称电压，P是负载的有功功率。——方法2：负载的等效电阻可按上述计算，但是，它与一个与其并联的电感有关。电抗值是根据运行中的电动机数量、它们安装的整体功率以及安装的电抗来计算。——方法3：相应于5次谐波和20次谐波频率之间的频率范围，负载可以通过电感L。和电阻R串联，然后再和电感L。并联来表示，因此一”100×Ⅱ(6．7×tan∞5nO．74)其中㈣一Q5。／P⋯P。和Q。。分别是总负载在标称频率时吸收的有功功率和无功功率。7．4．14滤波器和电容器对T0v，模拟滤波器和电容器是重要的。它们由集中R，L，c元件表示。对于HVDc应用场合，装置的示例可以在GB／T311．3或文献[64]中找到。7．4．15其他设备FAcTs和HvDc的装置可以改变潮流或者滓人的谐波，应予以准确模拟，尤其是它们的控制。为了获得真实的情况，必须考虑到保护系统的作用。7．5计算缓波前过电压时的电网元件的表示7．5．1电源7．5．1．1电源网络的表示按照文献[57]，下述特征对过电压有较大影响，必须正确模拟：工频阻抗；——从充电母线看进去的波阻抗；在整个系统(包括被操作的线路)的丰要固有频率下的电源性能。为了在线路合闸充电和重合闸研究中恰当地模拟电源，文献[57]提出了下述一般建议：——相对于所操作的线路，处于较低的电压等级的电源侧网络的部分，除了它们对短路容量的贡献之外，可以不考虑；——在网状结构的网络中，至少应模拟从合闸母线至倒退两条母线的全部线路；该系统的剩余部分可以用其短路电抗与其渡阻抗并联来表示。7．5．1．2同步电机对于缓波前过电压的计算，同步电机的模拟如图9所示。必须计算c(整个系统的外部电容)，并要计及和电机相连的部分。在计算缓波前过电压的情况下，该电容是第二重要的。从次瞬态电抗到瞬态电抗到同步电抗的过渡仅对短路电流的衰减是重要的[5]。2R0酽一％灿R!I3R2一L 当仅仅模拟同步电机的外部特性时，R(，)通常用一个常数来表示，与频率无关。7．5．2架空线路(oHL)7．5．2．1残余电荷GB／T311．4—2010这是用来模拟快速重合闸情况。如果线路配有并联电抗器，意味有残余电荷的自由振荡；没有电磁式互感器的无补偿线路，其残余电荷没有自由振荡且按指数衰减，两者相比，性能完全不同。断路器无截流顺序开断架空线路时，每一相卜的残余电荷的极性为正、负和正或者负、正和负。最后开断相上残余电荷的幅值相应于1．op．u．。但是，自丌相上的残余电荷相应的电压幅值大于1．0p．u．且可达到1．3p．u．。该电压升高是由于相问的电容耦台[53]造成的。对于单回路OHI，，该电压的升高是c．／c。的函数。对于双回路0HL，电压升高是c。／c。以及相邻回路耦合的函数。另一方面，第二开断相上的电压幅值小于1．op．u．。这一现象已被现场试验所证实。当然，残余电荷随着时间衰减。为了简化对快速重合闸的模拟，在大多数情况下，假定残余电荷为+1．0p．u．，1．Op．u．和+1．op．u或者一l-op．u，+1．op．u．和一1．op．u。但是，应该注意在单相故障后的重合闸的情况下健全相的残余电荷可能高于1．op．u．，它和中性点的接地方式有关。在单相重合闸的情况下，残余电荷小于1．op．u．。7．5．2．2线路模型可以采用7．3中的模型3、模型4和模型j。7．5．3杆塔由于杆塔埘线路的等效电容与线路的电容相比可以忽略，它们不需要在研究中表示，除非在杆塔上发生了闪络。在这种情况下，对于sFO研究，如有必要，杆塔可以用与杆塔塔基接地电阻值相同的电阻来模拟(因为线路故障过电压受到杆塔塔基接地电阻的影响很小)。7．5．4电晕效应在大多数情况下，缓波前过电压太低，不足以导致电晕效应。7．5．5地下电缆可以使用7．3中的模型3、模型4和模型L交叉互联和接地应予以仔细考虑。必须模拟所有的导体(芯线、外壳、铠装和附加的导体)。文献[58]给出了适用于表示地下电缆的交叉互联和接地的许多解决方法。7．5．6空气间隙、线路绝缘子7，5，6．1闪络触发作为旨选的近似方法，可以假定只要电压达到一给定值间隙就马上会闪络。一旦确认了闪络条件，存在几种可能的方法模拟闪络过程。7．5．6．2闪络过程7．5．6．2．1理想开关空气间隙的闪络条件一旦被确认，可心简单地用在一个时间步长内合闸的理想开关来表示。如果时间步长不是太小，该模型十分具有代表性。】3 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—20107．5．6．2．2电压源在采用非常小的时间步长进行研究情况下，由于过高的d。／出值，上述模型可导致过高的过电压。这时，可以通过一个电压源模拟空气问隙的闪络，该电压源在给定的时间(等于儿个时间步长)内从初始电压逐步衰减到零。7．5．6．2．3电感的使用对于采用小时间步长的研究，空气间隙可以采用小的电感(例如，1“H／m)与能在一个时间步长内合闸的理想开关串联来模拟。7．5．7母线由于它们的阻抗和导纳太小不足以影响瞬态响应，母线没有单独表示。重要的母线组可以表示为一个集中电容。小的母线段(行波时间仅为几个时间步长)可以表示为集中电容。7．5．8变压器必须使用工频模型，要考虑非线性、损耗、剩余磁通以及原边和付边的杂散电容。在某些情况下，为了获得正确的谐振特性(通过短线给变压器励磁时)，准确模拟电容非常重要。和频率相关的变压器模型是有意义的，但是，在大多数实际情况下，由于对变压器的参数的认识不够，并不能准确地模拟变压器。7．5．9分闸状态的断路器分闸状态的断路器表示为末端设备。如果可能，也包括和断路器触头并联的均压电容。7．5．10断路器由于大多数sF0都是在开合操作中产生的，因此，断路器在sFO中非常重要。根据所研究的现象的类型，应采用不同的断路器模型。7．5．10．1理想开关(合闸和分闸)作为首选的近似方法，可以认为断路器是一个无限大电阻(分闸状态的断路器)或者一个零电阻(台刚状态的断路器)，对于合闸，从一个状态转向另一个状态，是在一个时间步长时间内完成。其电流达到零时，就成为分闸状态。对该模型的几点改进意见如下：——电流值低于某一给定数值时的非零电流截断的概率。这一数据很难获得。它取决于电流值和负载的特征。当模拟丌断感性电流时该特点非常有，日L14]。高频电流特性(见IEc6227111o)。dJ／出、值太高会妨碍断路器的开断。该数据同样难以获得。——重击穿的白J能性。该模型包括了确定断路器分闸后重击穿时间的计算方法。该方法可以是随时间变化的纵向电压和规定的TRV波形的简单比较。——统计开关。断路器的三相的合闸时间对产生的过电压有很大的影响。考虑了两个参数。首先，合闸命令可在任何时间发出，意味着在工频正弦波形上的任一位置。其次，假定三相同时接受合闸指令，由于机械上的分散性和顶击穿，对浚命令的响应具有随机的时延。最普遍采用的策略是：假定合闸命令在正弦波上均匀分布，而实际的合闸时间跟随它呈高斯(Gaussian)概率分布。这个双重分布如图10所示。如果系统的瞬态性能在极性方面呈对称分布，则可以把操作命令时问的偏差限制在j分之一工频周期之内。关于高斯分布，相问时间分布的标准偏14 GB／T311．4—2010差并小一定总是知道的。町以使片jo．8ms～2ms作为典型值。GB1984或文献[65]允许5nls．假定三相的合闸时间是唯一的，这是一种简化。如果研究特定的断路器且数据是可得到的，可以给定3个不同的合闸命令，如文献[20]所述。7．5．10．2断路器电弧模型精确的模型应尽可能接近地模拟断路器的物理过程。它比理想开关复杂得多，且其参数不易获取，对于大多数研究是不需要的。但在一些研究中，如断路器爆炸研究，其对准确模拟重击穿现象是1F常有用的。大多数数学模型基丁在电流衰减至零时的电弧和其周围环境之间能量平衡。最常用的两个方程是Mayr和cassie方程[13]。更详细的资料在附录B中给出。如果仅考虑电弧电压的影响，可以使用简化的模型[5]。可以按上述同样方式在该模型巾增加统计特性。7．5．11金属氧化物避雷器MOA用一个非线忭电阻表示，采用(30／80)“s特性(GB／T16927．1)。避雷器的操作冲击标称放电流为0．5kA、1kA和2kA。7．5．12变电站和杆塔的接地电极如果要求表示接地电极，可以用一个表示小电流下的低频接地电阻值的电阻来模拟。7，5．13等效的电网可以采用类似于7．4，2中给出的模型，但应尽可能覆盖更高的频率范围(高达20kHz)。7．6计算快波前瞬态时电网元件的表示7．6．1电源——电压源在雷击开始时的工频电压可以表示为一个工频电压源和一适合的电阻串联(数值[R]一：z。]波阻抗的矩阵)。雷击的相关极性和初始线路电压是重要的。有必要研究两个极性。在某些特定的网络结构中，需要考虑线路初始电压的几个数值。7，6．2架空输电线路和地下电缆7．6．2．1雷击点附近的线路或电缆如果建立详细的模型，必须准确地模拟大约2oOom的架空线路。对于地下电缆，尤其是如果电缆的末端处于开路的条件下，入侵波由于在两端的多次正反射町能产生高的过电压。因此，推荐采用全部长度的电缆模型。7．6．2．2雷击点远处的线路或电缆如果小考虑反射，町用其相域内的等效波阻抗束匹配。7．6．3杆塔杆塔通常表示为放射结构F4]；表示为具有常参数的无损传输线路，或者表示为具有阻尼电感的传1j 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010输线路，或者以一等效的电感表示。7．6．3．1用常参数的无损传输线路表示的杆塔wagner和Hilen，an[15]提出了下述表达式来计算圆锥体杆塔的波阻抗：z。一60×ln旦监，川式中：H——等效于杆塔的圆锥的高度；‰．——塔基的半释。注：IEEE中z刊一60×l。／蚕百t而7P¨hlsholm、chow和srivastava发现阻抗和电流注入的方向有关。但他们提出使用平均阻抗z。。118：：z。一60×In‘cut0／2)这里口一tan·(r(^)m)，^是沿着杆塔的高度，r(^)是杆塔高度^处的杆塔半径。他们提出下述实用简化式子：z。。一60×Intcot[o．5×tan1(r懈／H．)])且：7L^2+72(^L+^2)+n^l‰增^l+^2式中：n——杆塔顶部的半径；r。——杆塔中部截面的半径；h塔基的半径；^．——从基础到杆塔中部的高度；^：——从中部到顶端的高度；H。一^1+^2注：lEEE中厶。一√孤×60×ln{c【)t[o．j×tan1(ra。。／H。)j)7．6。3．2用阻尼电感的传输线路表示的杆塔在对配有地线的500kv输电杆塔(见图11)测量的基础上建立了多层输电杆塔的模型[16]。该模型由四段构成，在卜部、中部以及下部的横担的位置被分开。每一段由无损传输线路和电感与阻尼电阻并联电路串联组成。阻抗取决于空气中雷电流的方向。该模型考虑了最苛刻的条件。电气模型相应的参数根据F述原则计算：波阻抗：(上部)z．。一z。一z．。一220n，(F部)Z。t一150n渡的传播速度：队一Ⅶ一％一％一‰一300m／ps时间常数(杆塔卜的传输时问×2)：r一2×H／饥沿着杆塔的衰减为常数：y—o．8944上部每单位长度的阻尼电阻：h一一2×z．-lny，(￡，+fz+zs)下部每单位长度的阻尼电阻：rz一2×z，tln7／￡nR．一nZ。、R。一r，Z。、R。一r，f。、R．一n￡。，这里Z，、“f。和z。是实际长度。与阻尼电阻并联的电感：L．一R．r、Lz—Rzr、L。一R，r、f，t—Rtr7，6，3．3感性支路可以采用的数值为O，5”H／m。]R GB／T311．4—20107．6．3．4横担表示由于长度较短．在FFO研究中不易表示横担中的传播。为了包含横担末端的过电压加倍的影响，横担必须表示为短的、末端开路的传输线r4]、[18]。因此，横担可以模拟为具有常参数的无损传输线路或者等效电感(1”H／m)；后一种表示方法并没有给m闪络前横担末端过电压加倍的影响。7．6．3．5传输时间一些实验[18]、[19]表明传输时间长于杆塔高度除以光在真空中的速度，但在实际研究中有理由忽略附加的路径长度。可以考虑来自地线上波传播引起的附加作用i4]。7．6．4电晕效应电晕效应包括由于导线周围的空气电离使得线路电容增大[45]、[4]。这一效应出现在相对地之间和相间。大多数模型考虑了相对地电晕效应。因为这一效应有降低侵人波陡度的趋势，忽略它是保守的近似。有很多关于模拟电晕效应的方法的建议。下面条款给出了其中的一种方法。7．6．4．1分散元件模型电晕效应可以用分散的传统元件来表示。这可以通过把线路分成给定长度的段，每段连接一个或两个支路，各支路包含一个二极管、一个电容器和一个直流电压源。电源表示了电晕起始电压，电容器表示了因电晕导致的线路附加电容，用二极管是一个技巧，仅在电压达到直流源的数值时，电容器才被连接。废模型仅对过电压的一个极性有效，如在图12所示的例子中，为正极性。对于计算过程．因为该模型需要将线路分成许多小段，所以，它既耗时问又耗内存。正因为如此，建议仅在网络的最重要部分使用法模型，即距雷击点500m内。7．6．4．2参数值参数值可在GH／fl、311．2～2002的F．1和文献[21]、文献124J阱及文献[4]的5．6中找到。必须注意到电晕效应的参数取决于线路的几何形状(即导线半径、每相导线的分裂数量)、极性甚至瞬态的波形。文献[4]提出丁因电晕效应而降低入侵波陡度的一种计算方法。7．6．5空气间隙、线路绝缘子7．6．5．I闪络触发7．6．5．1．1电压闻值对于此类研究．不推荐采用只要电压达到给定值间隙就闪络的假定。7．6．5．1．2伏秒特性曲线[4]，[10](图13)击穿瞬蒯被认为是绝缘的伏秒特性曲线和LT(f)的交点。￡，(})是空气问隙两端间的电压和时问的关系。但是，仅仅了解乐受标准雷电冲击电压作用下的绝缘性能对预测承受其他非标准冲击刚绝缘的性能足不够的。而且，假定在任何时问当电压波形刚超过伏秒曲线就会m现闪络并不总是正确的。试验的伏秒特性仅适用于标准冲击电压的峰值和闪络时问之间的关系。对于非标准的冲击，更准确地确定闪络时间可以通过下面给出的两种模型获得。7 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—20107．6．5．1．3采用面积标准的空气间隙模型[4]，[30]面积标准包含采用下述类型的公式去确定击穿瞬间。该方法允许施加要考虑的波形。ro积分(f)；l(U(r)一U。)。出JT【_如果积分(})等于DE(常数)时则出现闪络。U(￡)是f时施加在空气间隙两端的电压；砜是任一击穿过程能够开始或持续之前要超过的最小电压；^、【，。和DE是对应于空气间隙结构和过电压极性的常数；L是U(r)>Uo起始的时间；参数^、u。和DE均使用伏一秒曲线来确定。该模型对于正极性或负极性的冲击都有效，但是，不适用于端子间的电压大于u。之后、然后又降到小于U。的振荡情况。在空气问隙小于1．2m的情况下推荐使用该模型。在文献[59]中，标准冲击试验被用来计算某一磐组别的^、砜和上)E参数，这些参数用来预测绝缘承受非标准冲击的性能并与试验数据进行比较。相应于所考虑的不同结构的参数组在表4中列出。表4文献[59]建议的对应于不同结构的^、uo和DE值间隙试品极性^U．／kVDF56cm棒棒+l3064056cm棒一板+l252．23065114cm棒棒+1577．564{28cm绝缘子”+1643360356cm棒一棒一】391．6240．156cm棒板0475907947114cm棒棒一l825．8427．58cm绝缘子“163875254a)8片254mm×146mm的悬式绝缘子串安装在铁塔的几何类似物上。7．6．5．1．4基于表示先导传播的空气间隙模型[4]_[30]在长的空气间隙中(即窄气间隙长于1m)的放电物理过程已经证明，长空气间隙中的击穿包括三个连续的阶段：电晕起始(￡．)、流柱传播(f。)和先导传播(f-)。先导传播模型基于这三个阶段的数字模拟。a)击穿过程当施加到空气间隙上的电压超过电晕起始电压，流柱开始传播，如果电压保持足够高，经过时间￡。后，流注贯穿整个间隙。当流柱贯穿了间隙，先导很快发展，其速度取决于施加的电压。流柱和先导可以从一个或两个电极发展。如果先导贯穿了间隙或者两个先导相遇就出现了击穿。击穿时问可用下式计算：f。一f．+f。+‘l}，是流柱存在前的时间。实际应用时可以忽略。18 GB／T311．4—2010b)f。(流柱传播时问)的计算在大多数模型中所做的近似是当施加的电压达到一个导致其平均梯度E等于E。。(u。。时的平均场强)时．流柱阶段完成。c)f．(先导传播时间的计算)先导速度v。(f)可按下述公式[4]汁算：Ⅵ(})一g(M(f)，dB)(“(f)一Uc(dgZ1))／(dgfI)这里g、u。是函数，d。和z分别对应于间隙长度和先导长度。“(f)是间隙中实际电压的绝对值。即使实际上存在两个先导，模型仅考虑从一个电极传播的等效先导。如果“(f)降低到小于u。(d。一￡。)，则认为先导停止。作为实际应用，对于计算先导的速度，提出了两种类型的公式：v(￡)一170×d。(“(f)／(d。一z】)邑)exp(O．00l5ד(￡)／d，)以及v(￡)一h(幻(M(f)／(d。￡1)一E。)参数^和F。取决于间隙结构和电压的极性，其数值可以在文献14]中找到。对于杆塔中的空气间隙上发生的具有快波前、短波尾的实际冲击电压波形，在文献[3]]和文献132]中提出了计算f。的公式。d)先导电流由于同步问题，很难确定先导电流和先导速度之问的关系。如果q值在300pc／m～400pc／m之间，i．(f)一q口l(f)的线性关系似乎是可以接受的。先导模型适用于长空气间隙。注1：还存在其他模型[28]。注2：7．6．s1．3和7651．4介绍的方法是引对标准大气条件的，末考虑海拔高度的影响。不宜直接应用于工程。7．6．5．2闪络过程7．6．5．2．1理想开关一个空气间隙，一旦达到了闪络条件，可以被简单地模拟为能在一个时间步长内闭合的理想开关。如果时间步长不是太短，该模型完全能够表示。对于此类研究，时间步长或许是太短。7．6．5．2．2电压源在所采用的时间步长很短的研究情况下，上述的模型困高的dV／出可能会导致过高的过电压。然后，可以通过一个等于数个时间步长的给定时间内，电压由初始电压逐渐衰减到零的电压源来模拟空气间隙的闪络。7．6．5．2．3电感的使用空气削隙可以表示为一个小的电感(1“H／m)与理想开关连接。该电感相应于电弧的电感。该模型的物理背景在文献[47]中给出。7．6．6母线母线表示为传播元件。相对于时间步氏如果母线太短(仅几个时间步长)，母线可用单个传输元件模拟，其长度为所考虑的母线的总长度。对于非常短的母线，可以使用一个集中电感模拟。7．6．7变压器在不要求计及变压器的内部电压或者从LV到HV、HV到l。V的传递电压时，简化的近似方法是使用一个电容。更严密的方法要求确定与频率相关的阻抗矩阵以求用它来计算模型参数[12]、[43]和19 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010[54]。浚矩阵根据变压器的内部结构：12]或测量[43]来计算。如果仅要求变压器的对地电压，变压器町以表示为其对地电容。对于y形连接的自耦变压器的对地电容可利用下式来计箅。对于D形连接的变压器，c应除以2。C—O．52×P”’式巾：C电容，nF；P额定容量，MVA。表5中给m的一组数据是日本推荐的对地电容最小值[44]。表5摘自文献：44]的变压器对地最小电容标称电压／kV电容jnF5003】8722027525110l55156677l表6巾所示的是参考文献[28]提出的一组数据，为各种变压器类设备的典型对地电容。表6摘自文献[28]的典型变压器类设备对地电容电压／kv115^(H)500765电容式电压互感器80005()()nj0004000对地电容／电磁式电压互感器500j50600电流瓦感器250680800自耦变压器3500270050005000注：500kV数据中的自耦变压器对地电容值为汁算时比较常片j的数值，但不是测量值。如果需要计算从一侧传递到另‘侧过电压，还需要表示变压器的纵向电容(见GB／T311．22002)。还需要增加一个电感，电感值则根据变压器的尺寸来确定。变压器的参数也可以在文献r8]中找到。7．6．8断路器和隔离开关它们皱表示为触头问的以及触头和地之间的电容。丧7给mr电容值的例子。表7摘自文献[28]的断路器和隔离开关对地电容电压jkV1l5400j00765对地电容／隔离开关100200150160I)F断路器／落地罐式断路器100／150／140／6S0／60076．9雷击各地区是通过它们的地闪密度来表征的。它是每申位面积每年的雷击次数，通常用年平均值表示。2() GB／T311．4—2010统计的有效信息在文献[4]中给出，从而，有町能利用监测系统来计算雷电统计。但是，截止日前，还没有就此系统提供的数据的准确性达成共识。注：需注意地闪密度监测灵敏度应和雷电流幅值的监测灵敏度一致，否则会带来谋差。7．6．9．1电气模型广泛使用是理想电流源。为了模拟远距离的雷击，也口J以采用最大电压值等于输电线路空气问隙的耐受电压的电压源，但是，最好是使用电流源，7．6．9．2波形广泛采用矧14中所示的电流波形。该波形简单且易于使用。图15中给出的cIGRE的巾凹波形更准确地表示r雷山的中凹波头，通常给出了巫真实的结果。参考文献[4]提出r根据雷电统计数据计算相应的分析表达式的参数的方法。7．6．9．3表示首次负极性下行雷击的概率分布表8汇总了摘录自文献[4]的首次负极性下行雷击的对数正态表达式的参数。已收集了从记录到结构的各种数据，对数止态概率密度在下面方程巾给出：厂(。)一毒。i，此处。一掣√2z船p式中：』Ⅵ——中值；口斜率参数；z——对数一正态分布的变量(在表8中，它表示fr．s。)。对于对数一正态分布，我们有E(x)一M×exp(譬)和一(x)一M×exp(譬)。，五耳矿丁二『E(X)是平均值，d(X)是标准偏差。表8首次负极·|生下行雷击的表示参数3kA<』<20kAr>20kAM卢M卢j，，最终的电流幅值／6113330605kA导}H的分布s。、／，．，有条件的／l2()，l017105546．5Jr。ⅢO5j4(kA，Ⅱs)注：表中使用的符号在图15中表示。其他导出的分布可在文献4]中找到。IEEE提出了一个关于电流幅值的分布的简化公式(见文献[10]和文献[11])：以L卜_雷l+l暑}除了在分布的极端情况下，该公式和cIGRE的表达式在两个域内给出了非常接近的数据。注：根据我国的实际测量数据，我国大部分地区防雷计算中的雷电流幅值的分布采用lg尸(Jt)一I，j88．陕南以外 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010的西北地区、内蒙占自治区的部分地区(这类地区的平均年雷暴日数一般在20及以下)少雷地区的雷电流幅值减半，lgP(』f)一一Jr／44。对于持续时间(到达半峰值的时间)，文献[4]提mr下列参数．如表9所示。表9首次负极·|生下行雷击的半峰值时间雷击持续时间fn／“s30775200超过表巾数值的比例／％9jj057．6．9．4表示随后的负极性下行雷击的概率分布表】o给出了后续雷山的对数一正态表示的参数。符号和第一次雷击使用的一样。它们节选自文献[4]。表10负极性下行随后雷击的表示参数M卢电流幅值／kA123053最大波头陡度／(kA几s)399O8S2对于持续时间(半峰值时间)参数，文献[4]给出了下述参数，如表ll所示。表11负极性下行随后雷击的半峰值时间半峰值时间“／炉65302140超过表列值的比例／％9j5057．6．9．5正极性雷击的概率分布根据文献[4]，还没有正极性雷击的参数信息的综合来源。由于非常稀少(正极性雷击的次数小于总的雷击次数的10％)，因此，即使它们具有更高的能量，但足，在雷电研究中通常不予考虑。7．6．10金属氧化物避雷器[60]采用8／20“s特性的非线性电阻(见GB“032)带有杂散电容(仅对GIs要求)和电感(线性电感L’约l”H／m)。为了表示时延可以增加电感。文献[49]中提出了将避雷器表示为两个非线性电阻并联的模型。避雷器的基准为5kA、10kA、20kA和40kA。7．6．11杆塔的接地电极除了对于简化的理想结构，电流流经接地电极时所涉及的物理现象十分复杂。因此，同时准确表示传导和电离非常困难。F面所示模型的有效性的范围难以评估。7．6．11．1简化模型图16中表示了杆塔接地阻抗。L和c的典型值分别为几个“H和几个pF。塔基接地阻抗也可以仅用电阻来表示。22 7．6．11．2电离模型GB／T311．4—2010由于雷击时大的接地电流，电离效应可以予以考虑且接地连接可以表示为非线性电阻，其数值可以根据下式计算(见文献L4]和GB／T311．22002)。如果Io]时处于安全状态；[‰“(z)Ud)一If，【，u。(i，“d)did“d*d崔∞础43 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4～2010变量的定义在10．2．5中给出。因为峰值电流和GIs的破坏性放电电压是相互独立的随机变量，联合的概率密度函数，1“(⋯)是峰值电流边界概率密度函数，-(’)和破坏性放电电压概率密度函数，-。(‘)的简单乘积。如下式：^．Ⅵ(i，‰)一厂I(i)，_(“d)此后，假定峰值电流和GIs的破坏性放电电压分别为具有表26中给出参数的对数——正态分布。表26GIs破坏性放电电压分布和雷电流峰值分布的参数中间值／kv1550(；Is破坏性放电电压分布标准偏差／kv155(中间值的10％)中间值／kA33雷电流峰值分布对数标准偏差0605注：对于GIS的破坏性放电电压标准偏差取为中间值的10％．但是，实际上通常考虑较低的数值。根据图38中给出的联台概率密度函数，r-U。(⋯)的等值曲线，可以做出其三维图形。同图中曲线E的各点具有相同的密度值。正因为如此，高概率值处于安全区域。采用FORM方法(见附录c)可以积分计算出总的风险。12．4．3结果和解释12．4．3．1对于GIs的每一段和每一部分的FoRM估算结果表27摘要了GIs用FORM估算的结果。表27FoRM的风险估算(杆塔接地电阻=10Q)雷击点风险杆塔2杆塔3杆塔6杆塔7杆塔8杆塔9GTsll的风险25E—j3lE412E一41．9E4l8E-598E_5GIs21的风险l4E523E一412E417E一4l8E_567E_5(jIs3l的风险25E一55．1E_41．4E_42．1E_41．7E_574E一5GISl2的风险46T}62．2E41．3Ej48．5E578B-64．9E_5GTS22的风险4．4Ej619E4l2E一462E58．7E一63．9E_5GIS32的风险1．3E52．OE4l5E414E414E一562E5GISl的风险?0E527E一41．3E42．0E_41．7E_58OE5(；lS2的风险65E一622E_41．3E_41．0E_49．5E_649E一512．4．3．2GIs每一部分的总故障率对某一特定结构的GIs，其一部分的绝缘故障率是与不同雷击点相关的单个故障率之和。每个故障率是雷击频率与给出的该点故障风险(见表28)的乘积。44 表28对于Glsll的故障率估算GB／T311．4—2010雷击于杆塔2杆塔3杆塔6杆塔7杆塔8每年雷击次数0．14()14O．1lO20．25故障率2．jE_53lE_41165D41．9E41．8B一5与每个线路段关联的故障率O．34Ej0．43E401E一404E4O．45E一5总的故障率(故障次数／年)1．0l0E一4／年总的故障率为1．oE_4／年。它等于该线路每段线路相应的故障率之和。注意：如果GIs某一部分的故障率高出另一部分故障率一个数量级，则可以假定该部分的故障风险就是整个变电站的故障风险；如果不满足该条件，则总的风险可以保守地近似为局部风险的算术和。12．5工况4(VFFO)——765kvGIs中瞬态的模拟本试验介绍了已进行的验证GIs模型的研究的某些方面[51]。通过对一个765kv变电站数字模拟的结果进行说明。12．5．1输入的数据和模型图39和图40表示了765kv试验间隔的单线接线图。表29中给出了表示这种工况的元件的模型。遵循7．7．1的推荐进行元件的模拟。表29GIs元件的模拟：765kVGIs的数据支路z』n传播时间／nsUClJ375640J3J47548．OJ4T22752．20T22T23j11．90J4·D9782．20D9一D8868180D88一D6659420D44一D22335．80T)22Dl3309．10J3T217j2．20T21T205l1．90T20T19160O．67T19T18651701、19一T17756．80T17一T16651．70T】7T7758．50J7T2475220 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010表29(续)支路Z／n传播时间／nsT24一T2551190J7T2575220T26一T2751190T17T14160067T14一Tl3511．90T13T1l75990T1lT1265170T11一J2757．5012T9752．20T9T105l1．90T10T28160()．67T28J6757．10J6UK75640T28T2965170r28一j575880J5一T3075220T30T3251190J2一儿756．7011T475220T4一r3j1190JlT5752．20T5T65l1．9012．5．2用于验证模型的方法为了验证GIs模型进行了确定性研究，其步骤综述如下：——采用波前为4ns和20ns的波对单个元件进行低压模拟；——根据其物理尺寸计算系统中所有元件对应的模型参数。模拟时假定传播速度等于真空中光速的o．96倍。对于一般的研究，输入波形应是下述三种中的一种：——由开关断L【间的电压确定其峰值的斜角波电压；——开关两侧的两个斜角波电流，当输入电流波到达峰值时，开关断口间的电压等于零；把开关两侧均充电到要求值，然后合闸。 GB／T311．4—201012．5．3结果和解释在图40的结构中，通过75n的匹配阻抗在ucl处注入低压阶跃，采用两个不同的阶跃电压模型进行数值模拟。——第一个电压源模型，在f_O时刻施加最大值为looV的斜角波电压；——第二个电压源模型，也施加了摄大值为100V斜角波电压，但是，瞬态起始时刻在斜角波电压达到其最大值时开关合闸之后。图41和图42表示了两种情况下在两个节点处获得的波形。可以看出：对于两种情况，除了在输入节点u明附近最初几个纳秒内，它们基本上是相同的。这些模拟结果与实际低压测量非常吻合：51]。电压(标幺值)图1过电压的类型(特快波前过电压除外)岛am“图2用于电感的阻尼电阻图3用于电容的阻尼电阻持续时间_[_T 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T引f．4—2010具零图4非线性元件稳态计算假定条件的示倒图5交流电压等效回路图6动态电源模型 图7线性网络的等效表示图8[56]中负载的表示GB／T311．4—2010图9同步电机的表示 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—201050时间公共的台闸命令36。。厂卜／爿合闸时吵、／f舢(、湖时问2fk第3相合闸时间3图10统计开关使用的双分布图解图11多段输电杆塔[16]，H=z，+如+如+L 1_8106图12电晕支路模型的示例GB／T311．4—201023456击穿时问，us图13伏秒特性曲线的示倒42曼．出删密区蛆蟮《 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010“波前时间；“半峰值时间』r——电流幅值。，r／2J+一电流幅值；S。最大的波前陡度；“等效的波前时阃。注：玑5。、“来自图13[4]。图14双斜线波形图15cIGRE的中凹波形 图16接地电极的简化模型GB／T311．4—2010图17一个变电站纵深的网络模拟示例图18两个变电站纵深的网络模拟示例外部的约束肇件对地闪络密度(与地区特征有关)内部约束条件系统特征(设备的耐受电压，接地特征)统计法半统计法雷击概率数据(与地区无关)图19统计法和半统计法的应用■⋯险 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010④输入数据——地闪密度——对地雷电流幅值的分布概率雷架空线路的几何结构图20电气几何模型的应用输出数据对于限定距离内的每一杆塔——雷击的欢数对于限定距离内的每一档距——雷击的次数——它们枯档距的分布条件概率分布，(1／雷击点)流◆_一破坏性电压图21考虑到两个随机变量(雷击电流最大值和破坏性电压)的临界函数地平而④母线导体一五一Z1图22GIs和空气的界面处：外壳和地之间的耦合(z3)，架空线路和地之间(z2)以及母线导体和外壳之间(z，)[33]①线外壳 3#电源中心GB／T311．4—2010图23试验系统的单线图 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010电压(标幺值)圈24系统暂态稳定计算得到的cHM7、LVD7和cHE7处的TOV时间(周波)图25系统暂态稳定模拟得到的第1、第2和第3电源中心的发电机频率 “’n^m—————lnm—(]厂[三]◇≯、nId¨，《统《f；Vn(，}一V(，)伸，(2Rnl^{，1{式十v【¨目^(，)～*奄肆≈Ⅻ拟挑柑∞m‘Umm目：mjll¨¨mm¨im圈26动态电源模型的方框图玛5圈271．vD7处的l‘)、——具有588k、和612k、固定连接的避雷器的电磁瞬态模拟田28c¨^17处的r(’、——具有588k、和612k、固定连接的避雷器的电磁瞬态横}￡【 标准分享网www.bzfxw.com免费下载0O10000R0(1002{】0∞⋯∞一00¨M／、m圈29l。vD7处的T(’v——具有4洲k、自动投切的金属氧化物避霄器的电磁膀态模拟、f’、⋯6)¨I、17“u^ⅢL__JH㈣uu⋯u’6uu㈨zcMJO¨"n¨h1、图30cII^17处的ltn——具有484kv自动投切的金属氧化物避雷器的电磁瞬态模拟审一1卿簟▲锄：嘲J岍靛}◆{受彬 辅助触头合闸主触头合闸图32辅助触头和主触头故障率相对地过电压——电同带有残余电荷电压／MvGB／T311．4—2010图33具有残余电荷和合闸电阻的配置中的相对地过电压累积概率函数和绝缘放电概率示例绝缘耐受水平绝绦耐受水平图341000次操作的故障次数与设备耐受电压之间的关系八。。八／．|’1鬟＼褂醛8如∞唧 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—201060电源。仁=、＼—‘okm糖电·o图35用于雷击研究的500kvGIs变电站的电路图60⋯ 图36雷电流的波形雷电流／kA圈37一个GIs段(节点)故障和安全状态的界面的近似表示物理空间雷电流／kA注：圈点描绘了EMTP的模拟结果，线段是内插值表示的界面。图38联合概率密度函数等值曲线GB／T311．4—2010《芒器衄互＼龃删蛆蜂罄咖㈣枷㈣咖㈣啪主＼出脚蚶蜂崔 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010套管．．．．．．．．．．J图39具有合闸隔离开关的765kVGIs的单线图(仅用粗线表示的GIs部分对此处模拟的瞬态现象是重要的；图40中的某些点也在此处表示出)62图40研究瞬态现象的765kvGIs部分的模拟图 100>＼出80脚GB／T311．4—201000．102O30．4时问／us120三80出掣60a)模拟结果——在Ucl处电压LJK处的电压O0O1时间／usb)模拟结果——在uK赴电压图414ns的斜波63 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010>舳、兽60>＼型廿120IOO日0604020ucl处的电压0．0O1020．304时问／usa)模拟结果——在UCl处电压0．00l02O．30．4时间／吣b)模拟结果——在uK处电压图42开关操作 附录A(资料性附录)架空线路和地下电缆的表示架空线路和地下电缆采用同一种电气模型。计算波沿线路传播的模型是依据所谓的波动方程：一瑟划+掣一差一GV+c罾式巾R、L、c和G分别为单位长度线路的电阻、电感、电容和电导矩阵。z为距线路某一端点的距离，f为时间。除了需要考虑残余电荷的衰减外，对于架空线路，G通常忽略不计。A．1单导体线路的精确Ⅱ模型zro联图A．1Ⅱ模型一条长度为[的线路可以通过一个“模型来表示，其参数如下：z#*一：：；商和z}E—z声i““‘州’Zc为线路的波阻抗，r为传播常数，分别由下式给出：zc一抬毙和r一佃汗面师F该模型对于直接基于频域或拉普{=i7：斯变换的程序十分有效，因为可以直接计算出线路电阻和电感随着频率的变化。而在大多时域程序中，该模型参数是按单一频率计算。A．2常规Ⅱ回路如果rz较小，串联阻抗和并联导纳可以近似为：1z$g一(R+j“IL)f和y*联一扣Ⅲcf一了Lo山*g一条线路可用多节链形n电路表示。如果由一节n电路代表的每一部分线路长度不太长(架空线路在60Hz时<150km，600Hz时<15km⋯⋯)，那么该模型对于稳态解是准确的。但它不能表示谐波情况下与频率相关的尺和L。该模型可用于瞬态计算。65 标准分享网www.bzfxw.com免费下载A．3行波法：常电感的单相无损线在这种特殊状态下，波动方程有一个达朗贝尔的解：f—F1(z—v￡)F2(工+v￡)V—z。[F-(工一v})+F：(z+vf)]该方程的解导出下述公式：V(z，z)十Z，I(z，￡)一2×ZrF】(zv￡)当z(线路长度)／v等于沿线路的行波时问刚，该公式可以写成：V(})+z。j(f)一2×zcF。[v(￡一f)]线路一端的V(})羽『』(z)可以采用历史项加以计算。该历史项由先前计算出的线路另一端的V(f)和I(})的值得出。可以用在线路两端和线路中间按与长度成比例加人等值集中电阻的方法来考虑损耗。应限制该模型模拟的线路长度，阱避免在这些电阻处发生非真实的反射。A．4与频率相关的单导线线路模型n％图A．2单导线的表示法Vl(￡)F叫(Zc)*I】(￡)一F一(e74)*(V2(￡)+F1(Zc)*12(f))式中：F——傅立叶变换；*——卷积算子；e17传播系数。它包括了一个衰减系数和一个相位移因子，它们均为频率的函数。为了进行方程计算，z。(p)可简化为p的有理函数，e””‘可简化为p的有理函数乘以e⋯9来近似。在数学术语中，它卡廿应于问题的线性化。这一模型在很宽的频率范围内考虑了衰减特性和特性阻抗因频率变化的影响。A．5多导体线路的模型A．5．1模型参数在多导体线路的情况下，v(一)和，(z)为矢量。v(z)和，(z)的每个坐标分别对应于距线路端头z处导线电压和电流。波动方程式：66 !掣一z(p)I(p，。)dz一掣：y(pM舭)dT一可变换为：i：掣。z(p)y(p)v(p，。)dz。一生掣一y(户)z(p)r(p，z)d』‘一为求解凌方程组，可将变量V(p，z)和，(p，z)线性变换为变量V。。(p“)和I。。a(户，z)，如此．方程组中的方程将互相独立。V删(p，z)和J。。-(p，z)被称为模量。V。州(声一)一了1。(户)×V(p，z)且J。。(由“)一T(声)×f(由，工)。丁和r称为转换矩阵。A．5．2转换矩阵的近似如果将L和t近似为常数矩阵，那么用于单相线路的计算方法可直接用于各个模量。在多相平衡线路情况下，相模变换可用a卢0分量准确完成，并且不存在由变换引起的误差。在没有进行换位的多相线路情况下，许多程序中将T。和L近似为实数，这在某些情况下可能是不恰当的。除r低频下的多回路架空线路和地下电缆的模拟外，该近似方法通常被认为足够精确。对于电缆模拟，当频率大于2kHz时，常常认为T，和T．是常数，而对较低频率而言它们变化会非常大。对于架空线路，在导体垂直布置时，考虑上述矩阵随频率变化非常重要。这与导体水平布置不是同一种I_：况。如果考虑丁。和T，随频率变化，则从频域转换为相域需汁算”×”次的卷积。通过p的有理函数得出的求每个系数的近似法可用于此计算。另外还有其他方法模拟线路，例如，可直接使用相域解法19]、[38]和[39]或应用天线理论。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010B．1开断步骤附录B(资料性附录)断路器电弧模型断开一个回路前，断路器处于台闸位置，即触头保证回路的电气连续性。当检测到异常大电流刚，断路器接到指令开断回路。开断电流时，断路器在工频波形上任一瞬间将两个接触的导电元件分开，因此产生电弧。电弧是电力系统中主要的回路断开“装置”。随着触头运动分开，电流下降到零且电弧熄灭，与此同时，在电网的两个部分之间建立起电气分离。电弧熄灭过程所伴随的热现象应在准确模拟断路器时予以考虑。随着电流降到零，断路器的介电强度增加和瞬态恢复电压(TRV)之间有一个时问竞赛。瞬态恢复电压是灭弧时断路器两触头之间的电压，也为网络断路器两侧线路之间的电压差。欲将断路器保持断开状态，它的瞬态恢复电压必须低于它的介电强度。否则问隙将被击穿，即产生新电弧，当电流下一次降到零时将进行另一次开断回路的尝试。事实上，有各种不同的开断形式，它取决于切断电流的幅值及有关物理特性，即如发热和介质方面的冈素。对于大电流，称为“电弧功率开断”，在这种开断中，热起主要作用，如断开故障线路；但是，对于小电流，主要考虑断口的介质方面，如小电感电流开断的情况。作为验证断路器模型有效性的例子，将要研究的两种情况说明了这两个方面。但在所有情况下，该模型主要依赖于尽可能准确地模拟电弧性能。B．2电弧的数学模型大多数的数学模型建立在当电流降到零时，电弧和周围环境的能量平衡上。最常用的两个方程为Mayr和cassie方程[13]：Mavr方程：警一{(；s)cassie方程：警一{(赛一*)式中：g——电弧电导；T时间常数；“一电弧电压；i电弧电流；P——电弧功率损耗；Uo一稳态电弧电压。这两个方程以及由其得出的结果，描述了与电压和电流特性一致的电弧电导(或电阻)的变化过程。当电弧电流很大时，电阻非常低，大约几欧姆，但当电流接近零时，电阻沿着非常陡的梯度迅速上升达到或超过108n，相当于开路状态。这两个方程不是传统的电气方程。冈此，它们必须求通常意义的解，而这要伴随电网求解一步一步地进行。68 B．3回路断开的特殊情况GB／T311．4—2010B．3．1开断线路故障开断线路故障时会开断犬电流并伴随有严重的热现象。当检测到线路故障时，断路器接到分闸指令断开线路，开断过程如上述。但是，随着第一次熄弧，触头间隙的介质强度岿须快速重新建屯以防止电弧重燃。通过改进以下几个参数可以达到这一点：绝缘气体的温度(吹弧)和压力(真空和气吹断路器)、触头分闸速度等。例如，当吹弧不充分时，电弧会加热，并凶此增加r因电弧发热产生的等离子气体的导电性。因此，根据焦耳效应增加了待消耗的能量，其结果将导致再次燃弧。这一现象称为热重燃。线路断开后的瞬间，灭弧后的开始几个微秒内，断路器中会产生约1A的弧后电流。如果断开成功，该电流几微秒后降到零，否则将出现热失效事件后弧后电流增加[26]。B．3．2开断小电感电流w10：Y相电抗器储电压B＼／——＼／j‰⋯⋯⋯．＼／㈣l㈣⋯。VVVVVVVVV。／＼／、、’一／、／000000050010001500．0200O02500300O0350A——重燃过电压(属VFFO范围)；B——抑制过电压(属sFO范围)。图B．1六氟化硫断路器开合在这种小电流开断的特殊情况下，介质问题占主导地位。例如，在切断空载变压器、无功补偿电抗器或电动机时会出现这种类型的开断。主要是因为截流和击穿，会在丌断的设备一端产生相当高的过电压。因此，模拟这种类型的开断有助于研究这种可能会造成设备损坏的过电压。一般情况下，断路器中的触头分离产生电弧。当电流下降到接近零时，电弧和回路的相互作用，产生高频电流，该电流附加在丁频分量上，使电流快速下降到零。这一现象称为截流。一旦电流达到零，电弧熄灭，电路两端自由变化。由于被开断的元件在断路器开断时有电感贮能，电流在1．op．u．或更大的幅值下振荡，电流的大小与截流有关。瞬态恢复电压(TRV)是断路器两端的电压差。如果TRV超过断路器的介质强度，将会击穿。断路器再次导通电流，并在电路中出现一个高频瞬态电流附加在工频电流上。在下一次工频电流到达零电流最终开断之前，这一现象可能快速连续出现几次[14J。69 标准分享网www.bzfxw.com免费下载C．1简介附录c(资料性附录)计算电力系统设备雷害故障率的概率法霄击事件可以由不I司的随机变量组表征。关的随机变量以及它们的概率分布公式开始。束评估相应的雷电过电压(输出随机变量)。故障率计算过程包括下述j个步骤：因此，建立雷击电力系统设备故障率首先应从选择最相这些将构成数值计算用的输入随机参量，并需通过计算a)确定用于计算雷击输电线路现象的概率模式；b)模拟电力系统对某砦用户定义的雷击的响应，以鉴别该雷山是否引起故障c)积分整个定义的故障范围内的雷击危险概率。每一步详述如后，c．2概率模式的确定预测雷电引起的电力系统设备故障率的第一步是确定概率模式，日的在于给出雷击输电线路的数学表达式。概率模式南一组随机变量及它们的概率分布组成。典型的随机变量应包括：——雷击电流波形的特征变量，通常由其峰值、峰值时间以及波尾持续时间描述；～沿着输电线路可能的雷击点；输电线路交流电压的变化；——设备耐受能力的变化。一方面，考虑如此多的随机变量可以准确的模拟某些参数的自然变化，尽管它可能与少量的雷电数据不一致；但是，另·方面，用电磁暂态程序模拟计算电力系统对各种定义的雷击模式响应很费机时。另外，它使总体雷击危险翠计算问题过于复杂化，冈为传统的数值积分计算对于超过两个随机变量的问题无法完成。在这种情?兑下，可以采用更专业的计算方法，例如，M。ntecarl。方法或近似方法(一阶或二阶町靠性法)。因此，需要对随机变量进行一些简化。原则上町以仅集中于最具影响和主要的随机变量并假设其他的随机参数作为确定的量值(固定值)。实际简化建议说明如下：c．2．1雷击点雷击点日J被看作离散的随机变量、用符号。t代表，其数值(n，z：，⋯z。)由计算者沿线路选取。其概率分布(概率群函数)，P。(，1)根据霄击于不同的雷山点的比例给出，并应用三维电气几何模型估算。对于有避雷器保护的变电站，GR／T311．22002提出的限定距离有助于计算者确定沿线路的雷击点。通常认为在限定距离内按跨度使用有限的雷击点是适宜的。c．2．1．1雷电流波形通常将雷电流表不为具有双斜率的理想的电流源或者由下列参数表征的cIGRE的凹波形——峰值电流的幅值，』是连续的随机变量。用户可以在两种概率分布之间选择： GB／T311．4—2010⋯【j“TJ^·对数——正态分布，，(z)，^(z)一—}e叫“‘1■。。，∥。和a一南用户确定。缺省值在文献√Z“dI￡14]给出的数值中选取。雷电流峰值I／kA3≤，≤20D，20中间值口l／kA611303对数标准偏差m，kA1．330605·或者条件概率分布，一(z．-：r)，其x是由电气几何模型获得的雷击点。应该注意到：考虑条件概率分布更准确．尤其在研究绕击时。——假定波头时间是由其条件巾问值给出的峰值电流幅值的函数：当3≤，≤20kA，T。一o．0834×，Ⅲ28；当J>20kA，T。=o．154×I。祀4。波尾时间可由其半峰值时削T。表征，建议丁。为：·如果研究重点为雷电过电压，确定的量值为其中间值77，5“s。·如果研究重点集中在避雷器吸收的能量时．町以选择一个固定值，或者是一个呈对数正态分布的连续随机变量．其数值，n．。一77．5ps和口t。一o．j77。关于波形，通常认为优先采用cIGRE的凹波形。也町以采用双斜率波形，但大多数情?兑，双斜率波形会给出更保守的结果。c．2．1．2Ac电压建议对交流电压的相角仅考虑一固定数值。但是，用户也可以考虑多种数值，在这种情况下交流电压相角成为离散随机变量，用g表示，其数仿(，。，』。，⋯，J。)为等概率分布。c．2．1．3电气设备绝缘强度或耐受能力按照雷电作用类型，可用电压或能量表不。设箭绝缘强度或耐受能力w，分别由其破坏性电压氓和能量吸收能力E表征，它们或为固定值或为随机变量。对于后者，计算者可在两种分布之间选择，正态分布或weibull分布，并需准确的定义这些参数。对于随机变量w、u一和E。，概率分布函数由-厂w(．)、，t‘(．)和，z，(．)表示。c．2．1．4代表性过电压通常认为南数值模拟计算获得的过电压幅值就是代表性过电压。c．3强度函数的计算和故障域的确定(见图c．¨当确定了慨率模式后，为了界定整体危险率(故障域)积分的积分边界，必须淖估哪些雷击事什会导致设备的故障。这需要通过大量的EMTP模拟计算获得。对每一个雷击点xzt和每个相角口一日，，用户将定义一组雷电流数值(il．!：⋯z。)和波尾持续时间(，。，￡一⋯，￡。。)，并进行模拟计算。通过对模拟结果插值(分段线性插值已经足够准确)，然后在给定它的雷山点z—zt及交流电源电压相角值日一鼠可得到一个设备“雷击强度函数”^。．。(．)：如果假定丁d为某一特定值：s一^。．。(I)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(C．1)如果认为n是随机变量：S一^。，(I，丁。)⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”(C．2) 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010式中j、丁a和s分别为输入的随机变量“雷电流幅值”、“波尾时间”和输出的随机变量“电气设备上的雷电强度”。过电压数值大于电气设备耐受能力{^。(i，“)>w}的概率范围就是故障域。{^。．。(z，￡。)““k’oL(C．5)R圳(zt，乱)一，1(j)出⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(c．6)J、‘^1L，自Lt】，u。然后，离散变量“交流电压相角”就可以用其数值为等概率分布的特点消去：蹦础一熹耋取知洲。，式中：Rx(zt)雷击于线路段巩时的电气设备故障率；‰——相角值的数量。应该注意到计算上述危险率积分时可采用以F3个主要的计算方法：——标准的数值积分方法；——FORM／SORM近似方法；——Monte(：arto模拟或数值计算方法。第一个方法比较直接H．对具有儿个简单随机变量的简单问题易于实施。但是，对于更高级的问题，已证明其通常不适用，因为其计算时间会严重超出，且其准确性可能会受到数值噪音的影响，对于非常低的故障率尤其如此。第二个方法通过考虑积分域的几何形式给出了故障率的计算。它基于状态边界的一阶(FORM)或者二阶(sORM)近似，然后将后者转化为标准的概率空问。该技术的主要优点在于它不太依赖于可靠性的水平或者简曾随机变量的个数。它还可用来确定最有可能造成风险的故障域的范嗣。在第三个方法中，很多雷击事件都是随机产生的。经过大量的模拟计算和对计算结果分析后，故障概率将由设备故障次数与模拟次数的比例给出。其优点是具有明确误差收敛性计算过程且边界状态的复杂性不会影响计算的准确忭。该方法的缺点是需作大量模拟计算而成为一种繁重的计算方法。后面两个方法更详细的描述可在关于可靠性理沧方面的学术书籍中找到。然而，经过证明，第·种方法在大多数研究中已经足够。 GB／T311．4—2010雷电流注：点表示EMTP的模拟结果，线段是插值函数LT一^；．。(，)。图c．1故障域示例c，5预期的年故障次数首先定义Nn和R。：N。对应于离散雷击点x—z。时线路段每年所受到的雷击次数R。电力系统电气设备故障率的结果。预划的冈雷击引起的年故障次数N可按下式计算：N一∑N。×R。(机)预期的故障时问T：了1=寺(C．9)咖㈣枷咖㈣啪㈣瑚 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010附录D(资料性附录)计算示例5(TOV)——400kv／200kV输电系统中线路和电抗器间的谐振本示例描述了恢复运行时台空载长线的工况。这种操作由小短路容量系统合空线(有时为长线)，因此增加了产生高过电压的概率。在所示的示例巾，正常的线路充电产生的过电压太高，必须在线路充电前将一电抗器接人线路的末端(图D．1)。在受端变电站安装有电抗器来控制这个区域的电压，因此，该电抗器可用于解决这一问题。线路和电抗器在充电过程中当某一断路器极失灵时，口』能发生谐振。建议采用不同的操作方案进行线路充电(图I)．2)。利用图D．3可以了解其物理现象。断路器某极拒动(例如A极)其他极通过极问电容耦合向该极供电。这样，就与该相的电抗器形成r串联谐振回路，而产生高的过电压。以下来计算过电压的幅值。本示例给出了应用第8章提出的方法的第三步的示例。所考虑的事件是“断路器的非全相操作”。D．1输入参数和模拟D．1．1线路图由于图D．1中提出的充电方案存在谐振问题，可以研究冈D．2中提出的另一种充电方案。充电前，变电站B中的线路和电抗器连接到变压器的二次侧，然后，为了限制暂时过电压，在变压器的一次侧励磁。从图D．6中可以看出断路器台闸失败相中的电压。包含的变压器的阻抗足以避免出现谐振。D．1．2线路参数将线路表示为分布参数模型，其参数如表D．1中所示。表D．1线路参数电阻／0电感／mH电容儿F零序87．18192Z3————正序92j2993．27注：线路长度为276km。D．1．3发电机考虑了2台特性样的113MVA的发电机。它们被模拟为具有下述参数的戴维宁等效电路。电压(相对地)：儿kV；电感：l_72mH；电阻：85．6n。电感和电阻为并联，这种方式可以避免电抗的突然带电引起的数值振荡(见7．2．4)。D．1．4变压器每台三相变压器被模拟为3个单相单元，如表D．2和表D．3所示。74 表D．2400kV／220kV／33kV变压器GB／T311．4—2010绕组／kv电阻／0电感，mH4000．16107220O．04843303．8表D．3220kV／13．8kV变压器绕组／kv电阻／n电感／mH220055669013800066106为模拟400kV／220kV／33kV变压器的励磁阻抗，表D．4给出了变压器励磁曲线两点的电流和磁通(峰值)。表D．4400kV／220kV／33kV变压器电流和磁通的点电流／A磁通／(V·s)2．67148s163这些数值是按耦合到第三绕组进行计算的。为模拟220kV／13．8kV变压器的励磁阻抗，表D．5给出了变压器励磁曲线两点的电流和磁通(峰值)。表D．5220kv／13．8kV变压器电流和磁通的点电流／A磁通／(V·s)st62，。68D．1．5电抗器400／150Mvar的电抗器模拟为一个可饱和的电抗和电阻(损耗)以及电容(杂散电容)并联。为模拟电感，其励磁曲线的两点的电流和磁通(峰值)，如表D．6所示。表D．6400kv／150Mvar的电流和磁通点电流／A磁通／(v·s)367l2485。006612R一400kn；C一6nF。 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010D．2方法为了发现谐振的可能性．模拟了充电断路器的单相误动作。没有合闸的那一相通过其他相的耦合供电与电抗器形成了一个串联谐振回路(图D．3)。仅考虑了两种的充电方式确定谐振。第一种是线路和电抗器同时带电(图D．1)，第二种是440／220kV变压器和线路以及电抗器同时带电(图D．2)。D．3结果和解释图D．4和图D．5中给出了变电站B中三相中的两相电压波形。(A相)上的电压波形，图D．5给出了正常合闸相(B相)上的电压波形。线路和电抗器之间的谐振，电压达到稳态时为初始值的l，4p．u．。因为图D．1的充电操作存在谐振问题，研究了图D．2的充电操作。障相上的电压波形。由于包含了变压器阻抗足以避免谐振情况。A变电站761号发l号发在图D．4中，给出了未合闸相这些图与图D．1相对应。由于图D．6中给出了断路器合闸故B变电站A变电站图D．1线路和电抗器同时充电B变电站图D．2暂时过电压风险最小化的线路充电方案 三4o2兰出2脚GB／T311，4—2010图D．3变压器励磁过程中断路器单相拒动B变电站的A相O75100时间／s图D．4变电站B中未合闸相A相上的电压 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—201078>＼o2XV圳粤B变电站盼B柙O．75时问／s图D．5变电站B中正常合闸相B相上的电压R变电站的B相时删／s图D．6变电站B中断路器合闸失败的A相上的电压(图D．2的电压变化) 附录E(资料性附录)计算示例6(sF())——因sFo引起的气体绝缘线路故障率的计算本示例工况是为了训‘算因sFO导致气体绝缘线路的故障率所进行的统计研究示例。本示例包括一段有或无残余电荷时的420kV气体绝缘线路(GIL)。所进行的故障计算是为了确定与绝缘限制条件相关的允许故障率。可研究几种结构和参数：短路电流水平、架空线路长度和气体绝缘线路(GIL)的长度。目的是给出M个并联绝缘故障率计算方法的典型应用，以及2％过电压幅值和操作波耐受电压S1wV的性能。E．1输入的数据和模型E．1．1线路图(图E．¨图E．1用于计算合闸过电压的电路对于重合闸过电压计算，在暂态过程发生之前将线路连接于50Hz的电源，以模拟线路残余电荷(7．5．2．1)。对于存在单相接地故障的台闸过电压，在断路器后(断路器和架窄线路之间)用一个连接单相导线与地之间的开关来模拟。E．1．2电源在(7．4．1)巾介绍厂变电站的模型，模型与sFo特殊要求的模拟电源类型一致。表E．1巾给出r相关参数。表E．1电源的参数U。运行线电压(rn博)420kVI。。3三相短路电流63kA和36kA(根据系统结构)Zo／Z1零序正序阻抗比3(对全部系统结构)F谐振频率2。。0Hz(对全部系统结构)时间常数o．07s(对全部系统结构)E．1．3避雷器(7．5．11)避雷器安装在气体绝缘线路(Gn，)的两端，根据它们的伏安(v／A)特性曲线予以模拟。额定电压为360kV(有效值)。最大持续运行电压为267kV，工频暂时耐受电压TOV为418kV(1s)。1kA时79 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010的残压为650kV。从系统设计者的观点出发，和过电压一样，町以通过数值计算估算能量。E．1．4断路器为了模拟三相台闸，如7．5．10中所示采用了3个统计开关。所有三相的台闸时I’日J具有相同的Gauss分布标准偏差，在±3d之间，口一1．5ms。对于每种系统结构，进行了500次模拟计算。三相的合闸时间由“平均时间控制器”所控制，即在50Hz的一个周期时间内随模拟次数的增加而增加出(20ms／500)。对于每一次模拟计算，断路器的三相均具有相同的“平均时间控制器”，它剥应于￡Ⅲ，但各相按各自的高斯分布具有不同的随机合闸时间。该程序允许在50Hz的一个周期内台闸时间完整的分布。E．1．5架空线路和气体绝缘线路(GIL)架空线路和气体绝缘线路所采用的模型是频率相关的模型(7．5．2)。在这两个模型中，转化矩阵的频率固定在5kHz。在本试验工况中，架空线路和GIL的参数(y(s)和y(s))在o．01Hz和20。kHz之间(频率限值的选择必须依据系统研究)进行计算。根据系统结构采用了几个长度。物理上，辐射式结构的架空线路波的传播速度接近光速。对于GIL采用相同的速度。GII。用几段串联来模拟，以便测量GIL中的电压分布。在每段终端，GII。的护套通过2n的电阻接地。E．1．6残余电荷(7．5．2)lp．u．的辅助电压源用来模拟最大的残余电荷现象(A相十1p．u．，B相+1p．u．，c相+1p．u．)。在毫U始稳态计算时该电源接人架空线路且在第一个时问步长断开。考虑_r电流接近零时的截断电流。E．2采用的方法用统计法计算电压概率密度函数，然后进行危险率计算。根据断路器的合闸时间用拟随机序列控制每次模拟。对每一个研究的系统结构进行r500次模拟计算，可以直接获得GB／T311．2—2002中提出的u。％和u。。％或u，。％过电压。较高的u。％(按照GB／T311．22002的2．3．3．2，即所谓的相峰值法)过电压分布用于计算危险率。仅研究了相对地过电压。对过电压分布进行危险率计算，采用了下述通用公式：R—I，(“)P(“)d“五。这两个函数是：——，(“)：计算得到的过电压概率密度函数；——P(“)：在冲击电压“下绝缘闪络的概率。第一个函数通过随机的数值计算获得(图E．2给出r具有两个不同的拟台判据的过电压分布的例子)。第二个函数是估算的，如果可能需要经过实验室试验确认。该估算必须反映设备的经验数据。因为M是现场受试GIL的单元数量，所以可以认为GlI，是M个绝缘的并联。在此基础E，对于100m长的GIL单元(现场通常对5。0m到1ooom单元进行试验)可以考虑3％的标准偏差(基于过去的绝缘试验经验)。其他的假定条件必须考虑到现场保证的耐受电压。一种假定为u㈣(100m)一80％的slwv。下面两个方程可能有助于估箅整个GIL艮度的等效概率函数(见GB／T311．22002的公式(C．12))：zw一嘉以及u””一u。。4z(1一了茜)0MjqAi|Rn GB／T311．4—2010式中：z——～·个单元的放电概率的标准偏差值；ZM——并联的M个单元的标准偏差值；L，；。——一个单元的50％放电电压值；us。M——M个并联单元部分的50％放电电压值。给出的公式仪在沿着GIL的过电压分布平缓时才‘有效。下面的表E．2～表E．4摘要叙述了所用的参数(按所考虑长度的标准偏差和uⅫ)U¨．％(100m)一80％SIWV=O．8×】050kV一840kV表E．2不同长度的标准偏差和us。。(slwv=1050kV)SIWV—l050kVu；。的标准偏差／％u5。M／kV100m387406km2．1842l4km1．88303km、158215km1481710km12810ul。“(100m)一80％slwV—o．8×950kV一760kV表E．3不同长度的标准偏差和u50M(slwv=950kV)SIWV=050kVU。的标准偏差／％U∞M／kV100m37900．6km2．176214kml87523hn157445km1473910km1．2733Ulo“(]00m)一80％SIWV—O．8x850kV一680kV表E，4不同长度的标准偏差和us。w(slwV=850kV)SIWV一850kVu。的标准偏差／％U50M／kV100m370706km2．168214km1．86723km1．S6655km1．466110km1265681 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010为r获得等效的过电压密度函数，可对GII。的绝缘特性采用welbull概率函数，而过电压拟合采用Gauss分布。E．3系统结构考虑了几种GIL的长度：600m，l400m，3km，5km和10km。A系统结构：短路电流63kA+GIL(几个长度)；B系统结构：短路电流36kA+j8km的单同路架空线路+GIL(几个长度)；c系统结构：短路电流63kA__84km的双回路架空线路+GIL(几个长度)。E．4结果和分析图E．3给出了GIL两相上的过电压。图F．4给出r沿GIL过电压分布的例子。由于GIL两端均装有避雷器，沿GIL的电压分布不均匀。根据GIL的长度，最大和最小电压的比值可能有所变化。对于长度小于10km的G1I，，该比值低于1．01，对于50km，该比值为1．10。由于这些原因，对于小于10km的GTL，町以认为电压分布是均匀的。否则，危险率计算需要考虑沿GII．的电压不均匀分布。刘于考虑的每种结构，表E．5给出了u：“和uⅢ的统计过电压计算的结果。避雷器的能量也可以根据相同的模拟获得。表E．5每一考虑结构的U2％和u㈣统计过电压GIL600m1400m3km5km10km长度结构ABCABCABCABCABC(充电时带有残余电荷)Ul㈣／kV1．18l34207l471682．051．871．94206l961992．072042．052．08U2“／kV1．281．442001631．832．071．931962．092002022．092092．09210结构(单相接地故障)ABCABCABCABCABCU10“／kV1．591_712021．77】．862．0319219j2021991．992．032032062．05U蹦／kV1621．732041．801892．04l941．962051．992．002062042．072．06结构(克电)ABCABCAB(：ABCABCUloz，kV1．171．231．941．32l391．94l47l581．04】．551．731．951771．83195【^。自／kV1．211311．971．39l531．97l58l7l1．971．711801．981．841．89109过电压的幅值和振荡频率取决于很多因数：网络的拓扑结构(网络内部相互连接的程度、连接到母线上架空线路的回路数、母线的短路容量、z。／Z_、架空线路长度、断路器特性、避雷器保护距离等)。过电压的振荡起因于电源侧谐振频率和同路中的线路和其他设备的固有频率的相匹配。涉及到GTl。中操作过电压的某些结论来源于以上有限的试验工况：——架空线路越长，GIL中的过电压越高；架空线路越长，GII。长度就越不重要。相反地，对于长度较短的架空线路，GII，的长度变的非常重要。GTI，越长，过电压越高。82 E．5故障率计算由丁单相对地故障产生过电压概率很小，可以不考虑。如果要求考虑这一故障，就应该估算或者假定接地故障条件下．出现断路器合闸的概率(见表E．6)。表E．6每个系统结构的风险线路长度，STWV—I()5()kVS】WV950kVSlWV一850kVrJl㈣840kVU⋯一760kVU。．一680kVA结构ltEnKEnT(：hREnREIlTChREnREnTCh0．60OE+0060E2500E一0077E1945F2715F1317E1315E1124Fj()913F0660E—0627E02l()7()Fl258F0703F07l0E—0247E0370EOlB结构I{EnREnTChREnREnTChREnREnTCh0．610p2850E一192．0E_2170E1470E153．0E09208003OE一142．OB0698E0746E0422E0l106081315E一077．OB0795E0316E0284E0lc结构REnREnlIChRETlREnTChREnRF11Trh062．0E_13j8E1098E076．6E044．1p028．3E一0137．OEl348E0934E063()F031．4I：019．6Ej01101．0E1l30E()8置4F0525E—024．0E019．9E_01故障风险口J以解释为每1／尺次操作的故障率。小于loE08的故障率并不表示零风险。前面的风险计箅町以帮助系统设计人员选择要求的slwV。必须确定可接受的故障率。对于10km长的GII。，考虑到可能存在的残余电荷(重合闸)，可以把估算的故障率作为所选择的sJwV的函数来获得。设计必须考虑设备的性能指标和其他可能存在的未在本例处理的问题。涉及到避雷器的吸收能量，可以进行同样类型的分析。立¨果不知避雷器的介质山穿特性且缺乏较好的估算，町以进行E×(如果能量的累积的概率分布是F。(．)，F。(E：。io．02)和E。。{的计算，并与规定的能量耐受能力相比较。作为例子，表E．7给出了20ooo次操作巾介质山穿的次数(N)，并可以导出下述结果：表E．7对于每种系统结构．20000次操作中介质击穿的次数长度，SIWV一1050kVs】WV一050kVSIWV一850kVkm【凡u一840kVU⋯，一760kVU。％一680kV长度(A结构)N06l2E2015E145．()T}l030E一0786E025．4E十0210l2E‘】22(JTi{021．4E+04 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010表E．7对于每种系统结构．20000次操作中介质击穿的次数(续)&度7SlWV一105()kVSlWV95()kVSIWV一85()kVkmU⋯一840kVU⋯。一760kVU㈦q一680kV长度(B结构)N0．61．0p14l4F_096．0E_05—360E_1020E0243E+03lO3OB—0319E+021．7E+04——长度((1结构)N06l2F0513F+01】．7F+04395E056．0E一011．9E一04————06．0E04j．0E+022．0E+04根据性能判据以及技术和经济分析，可以选取最优的slwv。E．6建议方法的选择：事件峰值和相峰值町能给出不同的结果；——为r优化选择(Ⅲ，(认为是自恢复绝缘)或架空线路的slwV，必须进行统计故障率的计算。lEc600712中对于M个并联的绝缘提出了风险计算方法。如果沿着GIL的电压分布足线性的，可以采用简化的方法(如本试验工况)。相反地，如果沿着GII。的电压分布是非线性的，必须对GIL的每一等距测量点i使用单元风险计算公式。最终的故障风险是M个计算的故障风险的函数；——过电压分布形状的插值方法不必与最终的结果相关。换言之，选择Gauss或weibull分布函数、选择u：。‘、um。、L，．6’¨或者【，m必须进行优化以保持与模拟计算出的过电压分布有良好的拟合；——为r获得最佧的结果，网络巾每个元件的谐振频率应尽可能地准确。如果无测量数据，有些元件很难模拟(变压器．旋转电机)。在这种情况下．可U进行基于文献的假设来获得等效元件。图E．2用于计算合闸过电压的电路 ／么多一)一模㈣州，，』厂／一矧竺?。：：：／乡‘一”UHU”莉。或7／|∥{∥f∥／===：：=7一／7GB／T311．4—2010l85L90l952002050102．152．20225[?Du图E．3计算的过电压分布——两个不同的拟合判据导出的两个估算的Gauss概率函数(uz％和u㈣保证了与最危险的过电压良好的拟合)10>05三嚣oo—O5一1．0一l_5“相＼、^I“嘣≮训1晰．√一彳心．．·’·’∥籼r?～；飘√f。-．．M’IyLv、，v—BA『日J的电压0∞时间／ms4。6。图E．4A相和B相间以及相对地(A相和B相)操作过电压的例子800700三i600坚500400300200100沿10km0IL的电压分布一⋯ED⋯一ER—ChPg0l2345678910』／km图E．5沿GIL的电压分布(ER-合闸，Em单相接地故障下的合闸，chp叠残余电荷下的合闸) 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010附录F(资料性附录)计算示例7(FFo)——开台小电感电流时的高频熄弧本示例模拟了开合小电感电流试验中出现的高频熄弧现象。F．1试验图F．1中的气体断路器(GcB)模型从闭合状态打开，一个冲击电压发生器同步启动(图F．2中的A点)。图F．2中的B点出现击穿。由此产生一个高频电流，。r流人回路cLGcH。IG中的电荷释放到电路IG—RI，GcB中，并有一个准直流电流，。流过GcB。(jcB中的电流是，nr和，。之和。这个J。相当于切断实际电抗器时的工频电流分量。在图F．2中的c点电弧熄灭。IG冲击电压发生器(2“F，1。0kV×12)R电阻器[(18～36)kn]；GcBsR30。kV断路器模型；Bg套管；C电容器(5o。o～40O。0pF)L电抗器(1R0～870nH)；C。——断路器极间电容。图F．1试验电路(1998IEEE版权[50])4[二时向a)GCB模型的端电压Vcceb)GCB模型的电流，cce图F．2GcB模型的端电压和电流(1998IEEE版权[50])F．2模拟的输入数据和模型F．2．1电弧模型和电弧参数Mayr电弧方程(见附件B．2)用来模拟测量结果。图F．3随明了(jcB模型测到的电弧时间常数目86 GB／T311．4—2010(B．2的(1)中的丁)和功率损耗N。(附件B．2巾的P)。这些参数是频率和断路器的动触头的行程长度的函数(在图中用p．u．表示)。F．2．2模拟电路图F．4说明了模拟的电路。针对图F．4中所示的电路，非线性方程包括使用图F．3中所示的电弧参数的电弧方程，均采用RungeKuttaGlll方程求解。啬赫牲厘鲁甚呼电弧电导G／sa)电弧时间常数目≥曼鞋呕褂嚣甚粤10_210电弧电导G／sb)电弧功率损耗N图F．3测得的电弧参数(1998IEEE版权[50j)c。——TG的电容；R，——图F1中的尺：(j：——图F．1中的C；R：高频电流的衰减电阻G图F．1中的c．；V——电弧电压：r。一一幽I?l巾的L；卜电弧电流。图F．4模拟电路 标准分享网www.bzfxw.com免费下载r3结果和说明俐17二却奠洲仉鳓lf计缩m之州进iJ幢并IfJ“j二“验-}一牡牛“％一垲弧的情r址据税町眦i|并岛频圯弧垃’p的町能州：川的断蹄器-l吖J水川的帆l【敞帧j。粕，半剌t较帕删r奉，J、例址“If加klIz剐o；II，u的{r靴lt然InJ．『·t防沌匹必；61最川HI心的电流磬数．Ⅲj圭些各数n：不r件等紧H图F5实测值与计算结果的比较t1998lHEH版权50 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标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T311．4—2010[21][22][23][24][25][26][27][28][29][30][31][32][33][34][35][36][37][38]：39]1978T．()no，I{．MatSLIbara“L’effcldec。uronneentellsionahernatlve—Pe儿esetpcnurbati。nsradl。elect“quesengend矩e8par【eslIgncsdetran印ortd’∈ne791c∈lectri({ue”一1976，Eyrollcsn。24C．GARY，M．MOREAU“ProbabilityConcepts1nEn91neeringPIanningandI)esignV。1umeI—BasicPrlnclplcs”，A．A“g，W．H．Tang，1975，Johnw订eyandS。ns“LesProDrl61∈sde1’air”一Evro¨esn。5lC．GARYandaI．“EDFReportsonTurbugeneratorSaruratlonModels，DC(：onvertcrS1ationEnergizati。n—Transients，Ai’gapModels，SubstatlonModcls，LowFrequen。yCoronaModels，andHi曲Frequency(、oronaModels”，EPRIdo“】nlentTR—103d42s“DynamicarcModelInginEMTP”一July1985，FMTPNewsletter—M．KIZII，CAY“EMTP_basedModelforGroundillgSystemAnalysis”lEEEWintermeetingNew—Yorkl994F．E．Menter．I。．Grce”JuanA．Martlnez—Vclasco：“ComputerAnalysls。fElectricPowerSystemTranslents：SelccledReadings”．IEEFflrsIeditionl997(ISBN：O7803—23181)“ModellngGuidelinesforfastfronttranslents”，IEEETransactionsonPowerDe¨vcrv，Vo【1L，No1．，Januarv1996EMTPTheorvBook—HermannDommelUniversitvofB“tishColumbia，1992“GuidellncsfortheEvaluatlonort|1cDielectricStrengthofExLernalInsulation”一CI(二REReport，Referencc72，WorkingGro“p33—07“observationandAnalvsisofMultlDhaseBackFlashoverontheOokushlshiduTestTransmlsslonI。inecausedbyWinterLightning”IEEEPE304PWRDO1297H1dekiMotoyama，KazuoShinlo，YasuhlroMatsumoto，NaoKIltamoto“ExperimentalStudyandAnalysls。fBreakdownCharacte“slicsofLongAirGapsW1thTransmlssionShortTailI。ightningImpulse”一IEEETransactions。nPowerdelive。y，Vol1l，No2，ADr．11996一H．Motovanla“Veryfasttransientphenonlenaass。ciatedwlthgasjnsulatcdsubstati。ns”，CIGREpapc33／1309。1988”“Switchingsu。ges：PartIV：Contr01andreducIlononA．C．transmlssionLines”IEEEPS10l，No8，August1982IEEEWorkingGrouponSwitchingSurges“FastandAccurateSwitchinPTransientCalculationsonTransmissionLineswithGroundReturnUsi“gRecLlrsiveConv01utions”A．Semlyen，A．Dabuleanu—IEEETransactions。nPowerApparatusandSystems，V。lPA争94，n。2，March／Apr订1975“PhaseDomainModelingofFreqIlencyDepedentTransmlsslonI．inesbyMeansofanARMAModel”一T．Noda，N．Nagaoka，A．Ametanl—IEEETransactionsonPowerDelivery，V0111，Nol，JaIluary1996“DirectPhase_DomainModcllingofFrequencylD!pendenl0verheadTransmisslonI，lnes”H．V．Nguyen，H．W．D。mme】，J．R．Marti—IEEETransact【onsonPowerDelivery一96SM4j8一PWRI)“Dampingofnl】merlcalnoiselntheEM，IPsolution”V．Brandwajn—EMTPNewsletter，Vol2，Feb1982Solutiontoth。problem。fseparationoftheHydr。Qu曲ec735kV8ystembyswitchableMelaloxidesurgearreslcrs．ByG．Saint—Jean，Y．Latour，M．I。and’y，J．Belanger 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