（大唐彬长发电有限责任）
GIS中的隔离开关在带有电压的条件分合操作，其操作过程会产生上升前沿为几个ns的特快速暂态过电压VFTO（VeryFastTransientOvervoltages）。国网公司系统已开展对GIS产生的VFTO进行试验研究，目前还没有准确的结论。国网系统的750kV和1000kV系统GIS与变压器的连接均采用一段架空导线连接，理论上采用架空导线连接方式，可降低VFTO的陡度和幅值；而采用直连方式，对VFTO的衰减较小。
因受场地布置面积限制，大唐彬长电厂一期750kVGIS与主变压器通过管母线与油气套管直接连接，这种连接方式下GIS隔离开关操作时产生VFTO产生的几率增加，幅值较大，且衰减较小，变压器绝缘容易受到VFTO的危害。由于750kV电压等级设备绝缘裕度较500kV电压等级设备小，设备损坏危害性更大。考虑750kVGIS中的VFTO可能会危害主设备绝缘及其仍停留在研究阶段，投产以来，电厂已按照《调度规程》要求，在运行规程中规定不能带电压操作750kV隔离开关，对750kVGIS中隔离开关一直采取停电操作的倒闸方式。这种非标准、不正常的倒闸操作方式将制约750kV电网的正常调度、运行和维护，尤其不利于电网事故的快速处置和恢复，影响电网安全可靠运行。当电厂扩建后，不带电压操作隔离开关的运行方式就更为困难，因此及早研究解决VFTO问题，对目前及扩建后电厂的安全运行极为迫切。
一、电厂750kV系统简介
一期工程两台2×630MW汽轮发电机组经离相封闭母线分别与两台3×240MVA主变相连，以发电机—变压器组单元接线接入厂内750kV升压站。750kV配电装置采用户外GIS装置，主接线为3/2断路器接线，一字型布置，构成两个完整串，预留与二期750kV配电装置母线接口。一期两回出线，即彬乾I线、彬乾II线接入乾县750kV变电站，线路长度90.5Km，每回线路各设置一组3×60MVar高压并联电抗器，并在高压并联电抗器中性点侧设置接地小电抗器（阻抗为1100Ω）。户外电瓷爬距按照Ⅲ级污区设计和订货。主要电气设备如下：
主变压器：DFP-240000/800，保定变压器厂制造
750kVGIS：ZFW8a-800/Y5000-50，西安西开电气电气股份有限公司制造（其中：避雷器为廊坊东芝产品，电压互感器为日新机电产品）
二、VFTO理论学习研究
VFTO主要由GIS中的隔离开关操作引起，也可由其他事件如断路器的操作（例如，并联电抗器的切断）、接地开关的合闸或出现导体对壳闪络等原因而引起。隔离开关操作产生的VFTO对带绕组设备的绝缘的危险性比对GIS本体大。
隔离开关操作产生高幅值的VFTO主要原因一是隔离开关运动速度慢（约7～10个周波）、隔离开关断口间电弧不断重燃和熄灭，重复几百次以上，二是被开断和合闸的GIS管道很短，行波的折反射波过程很快，相互叠加，产生的过电压的频率极高、波头很陡，范围在3ns～100ns，过电压幅值很高。不管合闸，还是分闸，只要有重燃现象都会产生这类特快速瞬态过电压。IEC60071-2指出大多数情况下GIS中最高VFTO峰值在1.5到2.5p.u左右，极少可能超过3.0p.u。
对于频率很高的VFTO，当经变压器供电的或经线路供电的电源侧管线段不长（只有几米至几十米），隔离开关投切过程中电弧重燃时，电源侧管线段加上被投切的短管线一起产生的过电压振荡频率在几兆赫兹左右；电弧熄灭时，被投切的短管线的振荡频率达几十兆赫兹。由于过电压的频率高，陡度大，对与GIS直接连接的有绕组设备的绝缘（变压器、高抗和PT）构成威胁，会引起绕组匝间或饼间电压分布极不均匀而导致绝缘击穿。
当GIS管线分支回路较多时，操作过电压在各分支回路折反射，形成不同频率的振荡波，它们相互迭加，产生拍频波，也会产生高幅值的过电压。
影响VFTO过电压水平的因素很多，从隔离开关本体来说，有触头的分合速度，触头形状和电极不对称、被操作的短管线长度和残余电荷大小等。
IEC60071－1：2006和GB311.1提出的VFTO（VFFO）典型波形见图1，开始部分的振荡波的频率可达300kHz～100MHz。
目前IEC绝缘配合标准中尚未确定VFTO试验的典型波形。一般认为VFTO可与LIWV（雷电冲击耐受电压）进行比较。
三、VFTO调研情况
1、国内外VFTO事故案例调研
1988年国际大电网会议提出的特别报告中，就全球GIS用户的调研结果指出，快速暂态过电压现象确实存在。根据查阅的文献，列举以下由于快速暂态过电压所导致的GIS内部击穿和外接设备故障：
1.1、1992年广东大亚湾核电工程，在500kV系统调试中，进行切合空载变压器的例行操作时，由于快速暂态过电压引起主变一相主绝缘被击穿。
1.2、巴西的Grajau500kVGIS在运行初期，曾因隔离刀闸例行操作产生快速暂态过电压，造成500kV油纸套管的炸裂和变压器故障。
1.3、华东天荒坪抽水蓄能电厂的500kVGIS自98年投运以来，由于例行操作，出现了变压器保护用氧化锌避雷器计数器频繁动作的现象，经计算表明也是快速暂态过电压引起的。另外，广东抽水蓄能电厂、四川二滩水电厂等拥有GIS的单位都有保护用氧化锌避雷器计数器频繁动作等现象的发生，原因也初步怀疑为快速暂态过电压。
1.4、2001年浙江北仑电厂一台500kV变压器在正常运行状态下，突然发生短路事故，油箱爆裂并引起大火。经初步分析，认为也是特快速暂态过电压所致。
2、西北地区涉及VFTO问题各厂及变电站情况调研
根据2015年《西北电网调度控制管理规程》第3.3.9条规定“因VFTO等特定技术原因，必须在两侧均无电压情况下才能操作的750千伏刀闸，须由设备所属单位正式向西北分中心报备。”电气技术研究向西北网调了解的情况是，目前西北网调管区域内所有750kVGIS电厂及变电站，只有彬长电厂采用带电冷备用的刀闸方式。西北区域其他各厂及变电站，均由相关责任单位向西北网调提交了正式的免责备忘说明，申请了正常倒闸操作。
目前，拥有西北地区750kVGIS的电力节点有大唐彬长电厂、国电宝二电厂、华能秦岭电厂、拉西瓦水电站、兰州东变、武胜变、达板城变、日月山变、西宁变、官厅变、宇恰变、柴达木变、海西变。
其中官厅750kV变电站的GIS制造厂商为韩国株式会社晓星、新东北电气集团有限公司、平顶山高压开关有限公司三家单位，由中国电科院及平高厂对其VFTO问题进行了现场实测。得到结论如下：a、750kVGIS变电站中750kV隔离开关正常带电操作产生的VFTO过电压，不会损坏变电站的一、二次设备。b、通过VFTO波形实测及分析，为实现750kVGIS中隔离开关的正常带电操作提供了试验依据，在确保750kVGIS、主变压器等设备质量合格的情况下，西北电网内750kVGIS中的隔离开关应进行正常带电操作。
3、拉西瓦水电站实地调研
拉西瓦水电站与彬长电厂一样，GIS采用SF6气体绝缘金属封闭出线与主变压器高压套管直接连接。拉西瓦水电站一次主设备的运行方式、设备型号及参数、VFTO的抑制措施等，对于彬长电厂具有指导意义。因此，中国大唐集团科学技术研究院有限公司西北分公司与彬长电厂，共同派遣技术人员，对拉西瓦水电站进行了联合技术调研。
3.1、翻阅GIS合同技术规范书，其中明确提出了为了抑制VFTO问题，隔离开关应配置分合闸电阻，分合闸电阻为500Ω，生产厂家为英国HVR，型号为M002（根据查阅国内的相关研究资料，目前抑制VFTO的主要措施为在隔离开关断口加装分合闸电阻）。
3.2、翻阅主变及其附属设备合同文件，为防止传递过电压，高压绕组采取预防措施如下：“高压线圈采用内屏蔽连续式，利用软件计算线圈的冲击电压分布，依次调整高压线圈屏蔽的段数和匝数、工作线匝绝缘的厚度、屏蔽线匝绝缘的厚度以及油道的大小，使线圈纵绝缘强度满足绝缘设计要求”
3.3、通过对运行人员的询问和技术交流了解到，拉西瓦水电站自2006年正式投运以来，一直未正常倒闸操作，每年由调度下令的正常倒闸操作平均在4~6次，主变及GIS运行情况良好，未见异常。
3.4、拉西瓦水电站750kVGIS装设有在线局放装置，在线局放对于主变高压侧及GIS的整体进行局部放电监视，根据在线局放的运行结果来看，设备目前为止未见异常。
四、VFTO委托计算研究
1、GISVFTO理论建模分析计算
理论分析计算在2008年电厂委托沈阳工业大学进行了分析计算，结论VFTO最大值为1.92p.u.。但报告中模拟隔离开关参数没有隔离开关的和分闸电阻，与实际会出现较大误差。由于现场试验条件有限，不能包含所有操作方式，需通过理论分析计算和实际测量结果相结合的方式，作出比较准确的结论。
2、主变压器抗VFTO性能分析计算
保变厂主变压器生产中高压线圈首端的线饼的绝缘进行了加强，选用了绝缘性能优良的绕组导线，对线圈的加工提出更为严格的要求，GIS与变压器直连的高压套管采用德国HSP优质套管，根据沈阳工业大学的计算报告经核算给出结论是可以承受VFTO，需进一步了解核算方法、以及可承受的最大VFTO，便于与研究结论结合，给出变压器抗VFTO的裕度值。
3、中国电力科学研究院高压研究所建模计算
电厂与设备厂委托中国电力科学研究院高电压研究所针对彬长750kVGISVFTO进行了研究，主要结论如下：隔离开关不装设阻尼电阻，在各种方式下最大VFTO值为1695kV，出现在与分闸的隔离开关的断口上，与GIS额定雷电冲击耐受电压2100kV相比，其安全裕度达到23.8%，满足GB311-2规定的绝缘配合安全裕度系数要求。若降低GIS额定雷电冲击耐受电压值1950kV，其安全裕度也达到15.0%，同样满足安全裕度系数要求。
4、GIS设备厂家的说明函
彬长电厂一期750kVGIS采取了抑制VFTO的措施：所有隔离开关均加装有合闸电阻（英国摩根500欧），出厂均进行了严格的检测，并且采用了快速动作隔离开关。
五、VFTO初步结论
1、电厂750kVGIS隔离开关触头之间均装设有分合闸电阻，分合闸过程中串入并联电阻，可有效抑制VFTO水平。研究表明，选用适当的电阻值（约几百欧姆），可以加快VFTO衰减速度，减少对设备的损害。目前投入实际运行的应对VFTO危害的措施只有装设投切电阻的方案。日本建成的特高压1000kV输电系统中，GIS隔离开关就采用装设500Ω投切电阻的方法抑制VFTO。
2、在掌握750kVGIS隔离开关分合闸电阻的检测手段及预防性试验方法后，彬长电厂一期750kVGIS具备正常倒闸操作条件。在正常刀闸操作后，应关注主变等设备的运行情况，加强操作后的油色谱监督，必要时进行预防性试验判分析绝缘状态。同时，对运行、检修规程进行修编，增加隔离开关分合闸电阻的预防性试验项目。