1.1 选题的背景

随着时代的进步，科技的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面，也越来越广泛的渗透到人类生活的各个层次。人们对于输配电网的各种电气设备的防护越来越关注。

一般而言，输配电网中的各种电气设备会承受诸如雷电等各种类型的过电压，过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的瞬间的结果。正常使用时在感性或容性负载接通或断开情况下发生。过电压主要包括：雷电过电压、暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。通过几十年的研究，这些过电压已基本能控制危害。随着变电站封闭式组合电器（GIS）的广泛应用，尤其是输电网电压等级的逐渐提高，一种相对新型的过电压现象——VFTO日渐凸显，如何避免这类瞬态冲击对输配电网，尤其是特高压电网的危害，成为了一个不容回避、亟待攻破的难题。目前，国内外学者在对VFTO进行仿真分析时，大多数设备元件均有较精确的电路模型和参数取值。采用阻尼绕组对VFTO进行抑制，阻尼绕组的物理过程直接影响VFTO的电磁暂态特性（暂态频率、过电压幅值、持续时间等），如何构建阻尼绕组的物理模型必然会影响VFTO的仿真结果。因此，研究GIS隔离开关阻尼绕组的反复击穿放电过程，进而建立能够反映快速性、高频性和重复性等放电特性的阻尼绕组模型，对于准确获得VFTO波形、评估VFTO水平具有重要意义。

1.2选题的目的和意义

1.2.1VFTO定义

采用阻尼母线抑制VFTO方法研究，首先要明确VFTO的定义。传统过电压可按电网内部原因（操作过电压、谐振过电压等）和外部原因（主要指雷击过电压）进行分类，也可按持续时间分为暂时过电压、操作过电压、雷电过电压等。一般而言，内部过电压持续时间长（毫秒级），雷电过电压持续时间短（微秒级）。而VFTO则兼具二者的特点，它由电网内部原因——隔离开关带电投切空载短管线操作产生，其冲击波的频率却可能高达数百兆赫兹。简而言之，VFTO可定义为波前时间在3～100纳秒范围内的瞬态过电压，主要来源于隔离开关操作，也可以称为隔离开关操作过电压。

1.2.2VFTO的产生原理

VFTO产生的根本原因是隔离开关触头两端的电压差导致触头间隙击穿，该击穿瞬间会产生上升沿极陡的冲击电压，并在GIS内部传播。由于GIS回路各部件的结构及参数不同，这种冲击波经过不断的折、反射和波形叠加，最终形成可能对设备绝缘安全造成威胁的瞬态冲击电压。

一开始的时候，会出现电磁暂态现象。电磁暂态现象是指从数微秒到数秒之间电力系统各个元件的电场和磁场以及相应的电压和电流的变化过程。电磁暂态过程十分短暂，会产生幅值极高的暂态过电压、过电流以及脉冲电场和磁场。暂态过电压、过电流直接破坏一次设备的绝缘，而脉冲电场和磁场则通过传导耦合和辐射耦合等方式对二次设备造成严重的电磁干扰。

当GIS隔离开关操作时，触头间隙会产生频数可达数MHz～数十MHz的高频气体放电过程。，该现象会产生一系列幅值高、变化快的快速暂态现象（Very fast Transient,VFT），该 VFT 可分为内部 VFT 和外部 VFT，。内部暂态是在 GIS 内部形成的电压波或电流波，所形成的过电压即为VFTO。与其他过电压不同，因为触头的运动速度较慢，一次隔离开关操作中，可产生的VFTO波形可达数十甚至上百次之多。VFTO的大小会随着触头间隙击穿的情况而变化，简单来说分闸过程中产生的VFTO幅值越来越大，合闸过程反之。而理论最大VFTO，即出现在隔离开关两侧电压都处于峰值且极性相反时发生的击穿。这种极端情况出现的次数多吗？是不是可以避免？这些问题，都需要通过理论分析和实际试验来回答。

1.2.3VFTO的危害