VFTO

水电站出线遭受雷击时将产生严重的雷击侵入过电压，站内GIS（气体绝缘组合电器）隔离开关和断路器操作也将激发VFTO（特快速暂态过电压），严重威胁GIS及变压器设备的绝缘安全。为此，在水电站主变压器高压侧的GIS设备上增设超宽频暂态电压传感器，构建水电站暂态电压在线监测系统，完整记录水电站出线遭受雷击时的站内暂态响应过程。通过对暂态电压时域和频域特征分析发现：水电站出线遭受雷击接地故障时，断路器可能出现断口重燃；基于侵入水电站的雷击暂态电压波形可实现准确的故障单端定位，当线路雷击距离水电站10 km以内时，侵入水电站内部的暂态电压将威胁变压器绝缘。利用超宽频暂态电压监测系统可准确记录水电站内异常暂态事件，通过各测点暂态波形的时域和频域特征对比分析，可定位暂态激励源位置，有助于发现设备异常并及时预警，保障设备运行可靠性和水电稳定外送。 When lightning strikes the outgoing lines of a hydropower station, it induces severe overvoltages. Then, the operation of gas-insulated switchgear(GIS) and circuit breakers within the station also triggers very fast transient overvoltages(VFTO), posing a significant threat to the insulation safety of GIS and transformer equipment. To address this, an ultra-wideband transient voltage sensor is installed on the high-voltage side of the GIS equipment at the main transformer of the hydropower station. This establishes an online monitoring system for transient voltages, capturing the transient response process in the hydropower station during lightning strikes on its outgoing lines.Through the analysis of time domain and frequency domain characteristics of transient voltage, it is observed that when the outgoing lines of the hydropower station experience a lightning-induced ground fault, fracture reignition may occur in the circuit breaker. Based on the waveform of the lightning transient voltage infiltrating the hydropower station, accurate single-end fault location can be achieved. When the lightning strike on line

宽频暂态电压测录装置：整个系统采用先进的光学传感技术，可进行VFTO、雷击过电压、操作过电压和工频过电压测量，提供一种灵活、快捷、可靠的暂态信号测量解决方案。该系统具有非接触式测量、高采样率、远程互联等特点，通过测量电场来反演过电压的波形。所采用的集成光学电场传感器具有可测动态范围大、响应速度快、频率范围宽、对电场畸变小、测量精度高、与一次设备无电气连接、全绝缘等特点。通过数据挖掘对变电站绝缘配合、设备状态检修、雷电定位等提供技术支撑，对电力系统安全经济运行具有重要意义。

隔离开关操作时引起的快速暂态过电压VFTO是GIS一种特有的过电压。该过电压的特点主要有频率较高、电压波形陡度大和幅值高，会对电力系统相关设备造成极大的影响。因此，在设计GIS时必须考虐VFTO的影响。应用ATP-EMTP软件对某750kV变电站中，采用的不带投切电阻的隔离开关在不同操作方式 时的VFTO进行计算，得出了操作不同隔离开关时的VFTO最大值。同时将800kV隔离开关更换成带有投切电 阻的隔离开关，得出对应操作时的VFTO最大值。将采用两种隔离开关的VFTO结果与设备应保证的绝缘强度相对比，得出了750kV变电站即使应用的不带投切电阻隔离开关也能满足绝缘要求的结论，其隔离开关可 以不装设投切电阻。同时采用有限元分析软件对操作的隔离开关的电场强度进行了分析计算，并进行绝缘试验验证。