摘  要：為了能夠較好地利用EMTP（Electro-Magnetic Tran-sient Program）程序?qū)?/font>隔離開關(guān)母線充電電流開合全過(guò)程進(jìn)行計(jì)算，作者對(duì)被試隔離開關(guān)進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，得到了隔離開關(guān)擊穿電壓與操作時(shí)間關(guān)系的特性，利用這一特性作者對(duì)GIS隔離開關(guān)開合母線充電電流試驗(yàn)的三種試驗(yàn)方式進(jìn)行了計(jì)算并得到了很多有益結(jié)論。

    在每一個(gè)電壓跳變處將產(chǎn)生一個(gè)階躍電壓波，對(duì)正常設(shè)計(jì)的GIS，估計(jì)這一上升時(shí)間zui快可達(dá)3ns[4]。由于這一過(guò)電壓的上升速率極快，因此被稱做陡波前過(guò)電壓（Very Fast Front Overvoltage 簡(jiǎn)稱VFFO），也有些文獻(xiàn)稱這種過(guò)電壓為特快速暫態(tài)過(guò)電壓（Very Fast Transients Overvoltage 簡(jiǎn)稱為VFTO）。這樣的階躍電壓波不斷地產(chǎn)生、來(lái)回地傳播，并且發(fā)生復(fù)雜的折射、反射和疊加就構(gòu)成了GIS中的（Very Fast Transients）現(xiàn)象。

2  試驗(yàn)簡(jiǎn)介
　
    試驗(yàn)方式1是用被試隔離開關(guān)DT開合一段短負(fù)荷母線（DT與DA之間的母線）。在進(jìn)行合閘操作前，負(fù)荷側(cè)母線必須充以表1規(guī)定的直流電壓，然后直流電壓源用輔助隔離開關(guān)DA斷開。由于GIS母線泄露電阻很大，負(fù)荷側(cè)母線將保持這一電壓不變，這時(shí)將電源側(cè)（DT左側(cè)）電壓升至試驗(yàn)電壓，zui后關(guān)合被試隔離開關(guān)DT。

    由于負(fù)荷側(cè)母線已經(jīng)預(yù)充了負(fù)的直流電壓，隔離開關(guān)將在電源側(cè)電壓峰值處附近擊穿，產(chǎn)生VFFO。開斷試驗(yàn)時(shí)，DA打開，DT處于合閘位置，電源電壓升至，打開DT即可。
    需要說(shuō)明的是，在隔離開關(guān)開斷時(shí)，隨著隔離開關(guān)觸頭距離的增加，擊穿電壓也在不斷上升，所以zui后階段重燃的過(guò)電壓是zui高的（參見(jiàn)圖1）。其極限情況是zui后一次重燃前負(fù)荷側(cè)母線殘留電壓為相電壓峰值，而zui后一次重燃又正好發(fā)生在電源側(cè)電壓反極性峰值處，但這種概率是不大的。而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的關(guān)合試驗(yàn)條件考慮的即為這一苛刻狀況，也就是說(shuō)在方式1中，合閘產(chǎn)生的過(guò)電壓相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定，這是由于負(fù)載側(cè)預(yù)充了直流電壓。而分閘過(guò)電壓隨機(jī)性比較強(qiáng)，合閘過(guò)電壓比分閘過(guò)電壓要高。
    IEC61259對(duì)此項(xiàng)試驗(yàn)規(guī)定了三種試驗(yàn)方式，但若對(duì)三種試驗(yàn)方式都進(jìn)行試驗(yàn)是非常困難的（具體要求參見(jiàn)文獻(xiàn)[5,6]。由于只有試驗(yàn)方式1是強(qiáng)制性的，因此只對(duì)方式1進(jìn)行了試驗(yàn)。
    此次500kV GIS 隔離開關(guān)共進(jìn)行了200次關(guān)合試驗(yàn)和100次開斷試驗(yàn)，取得了大量的數(shù)據(jù)。其中測(cè)得的zui大過(guò)電壓出現(xiàn)在合閘負(fù)荷側(cè)，為1189kV（2.4p.u.）。具體情況參見(jiàn)文獻(xiàn)[7]。

3  計(jì)算模型的確定
3.1  計(jì)算模型
    研究表明利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算是比較有效的[8]，只是在計(jì)算前必須根據(jù)自己產(chǎn)品的特點(diǎn)，試驗(yàn)回路或變電站的具體情況，對(duì)模量損耗電阻、接地電阻等計(jì)算參數(shù)進(jìn)行一定的假設(shè)，并且通過(guò)計(jì)算和實(shí)測(cè)來(lái)校正這些假設(shè)，zui終才能達(dá)到比較準(zhǔn)確的計(jì)算。
    EMTP程序包含有對(duì)有耦合的平行多導(dǎo)體系統(tǒng)暫態(tài)過(guò)程的計(jì)算，它采用相模變換方法，把有耦合的各平行導(dǎo)體相量上的傳輸參數(shù)變換成無(wú)耦合的各模量上的傳輸參數(shù)，據(jù)此利用Bergeron法求出模量上的暫態(tài)過(guò)程解，再反變換求出相量上的暫態(tài)過(guò)程解。
    利用EMTP程序進(jìn)行計(jì)算時(shí)，必須輸入模量參數(shù)。本文使用電纜/GIS參數(shù)計(jì)算程序及EMTP程序?qū)?guó)外某公司試品進(jìn)行了模擬計(jì)算，并與其實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
    通過(guò)對(duì)比計(jì)算可以得出結(jié)論：利用GIS參數(shù)計(jì)算程序得出的衰減電阻太小，可能是因?yàn)閂FFT過(guò)程十分復(fù)雜，只通過(guò)簡(jiǎn)單的理論計(jì)算很難真實(shí)地反映GIS中的各種損耗。所以需要通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算的對(duì)比來(lái)調(diào)整參數(shù)的設(shè)置，才能使計(jì)算比較真實(shí)。本文采用了加大衰減電阻的方法使計(jì)算波形與實(shí)測(cè)波形從整體上看比較相似。