仵 涛，吴文辉，徐晨华

（华东交通大学电气与自动化工程学院，南昌 330013）

0 引言

当操作GIS的隔离开关分合短母线时，会产生幅值较大、频率非常高、波头非常陡、初始前沿一般在3～200 ns之间的特快速暂态过电压[1]，这不仅有可能对GIS内部及相邻设备的安全运行造成极大的危害，还严重威胁了电力系统的稳定性。针对GIS内部隔离开关电弧的起因、燃烧、熄灭和重燃的产生机制、影响因素等特性的综合考虑，国内外科研人员通过多次模拟试验、仿真建模等方法对此展开大量的相关研究[2]。在此基础上，通过不同方法进行合理的数值拟合，得到一个更加精确的隔离开关电弧模型是所有研究人员共同的目标。笔者提出基于贝瑞隆理论的动态弧道电阻、电感与对地电容的混合电弧模型，结合某1000 kV GIS变电站，用ATP-EMTP与MATLAB仿真软件对该电弧模型进行研究。变电站接线图见图1。

图1 某1000 kV GIS变电站电气主接线图Fig.1 One line diagram of 1000 kV GIS

1 特快速暂态过电压电弧模型

目前，在对VFTO进行仿真计算时，一般采用3种隔离开关电弧模型，即定值电阻与电感模型、指数时变电阻模型、各种分段电弧模型。

1.1 定值电阻与电感模型

此模型是研究VFTO最常见的基础模型，其考虑的电弧电阻、电感与对地电容均是静态的固定值，在1000 kV GIS的VFTO电弧模型中，开关模型见图2，电弧电阻R一般取为2～5 Ω，电弧电感L取为0.25 μH左右，断口电容与各种杂散电容C取为300 pF，隔离开关两端对地等效电容C1、C2为173 pF[3]。

图2 定值电阻、电感的电弧模型Fig.2 Arc model of fixed value resistance and inductance

但是，电弧的燃弧过程是一个由各方面因素共同影响的极其复杂的过程，电弧同时具有温度高和发光强的性质，因此定值电阻与电感的电弧模型不能准确地反应电弧各种动态特性，会给计算带来较大误差。……