"陡波过电压的危害及预防

作者:电工吧 日期:2020-08-20 21:50:40 人气: 栏目:用电常识

〔摘 要〕 气体绝缘金属封闭开关设备在电力系统得到广泛应用的同时,伴随而生的陡波过电压问题也逐渐引起人们的注意。阐述了陡波过电压产生的机理、特性、传播途径及危害性,分析了陡波过电压的影响因素,提出了防止陡波过电压产生的措施。

〔关键词〕 气体绝缘金属封闭开关设备;隔离开关;过电压

近20多年来,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)以其占地少、运行可靠、维修周期长等优点得到了广泛应用。但其隔离开关由于分合速度慢及灭弧性能差,在分合操作过程中,触头间隙会发生多次燃熄弧,引起高频震荡而形成陡波过电压(VFTO),其上升时间短至4~20 ns,幅值一般低于3 Pu(额定电压)。国外有研究表明,当电压等级较低时,VFTO的危害甚小,但在一定条件下,VFTO会引起300 kV以上的高电压,造成GIS内部或外接设备击穿事故,给电力系统带来很大损失。浙江北仑发电厂500 kV GIS系统就曾因隔离开关带电操作引起的陡波过电压使GIS盆式绝缘子对金属套管外表放电。

1 陡波过电压产生的机理

以隔离开关合上一段不带电的GIS回路为例,后者可以近似看作是一个集中电容。当触头间距离渐渐缩短,电源侧电压达到一定值时,隔离开关会发生第1次击穿,这一电弧在受触头运动、GIS内SF6气流灭弧等因素影响下,极易熄灭,燃熄弧时间极短。因此,在发生第2次击穿(重燃)时,电容上的残余电压便是前一次燃弧瞬间的电源电压。由于隔离开关的触头是不对称的,故不同极性电压(因系统电压为交流电压,不同极性电压即指X轴上下的电压)下的击穿电压也不同,第2次击穿前触头间的电压差可能高于第1次,过电压也可能比第1次高。但是随着触头间距离渐渐缩短,击穿电压将越来越低,过电压也随之渐渐降低。由于隔离开关的分合速度太慢(如北仑电厂二期500 kV GIS隔离开关分合时间近10 s),导致这种击穿过程在隔离开关的一次操作过程中将发生数百次之多,从而产生一连串波头极陡、频度极密的特高频操作陡波过电压。

GIS设备被切断后,由上述过程最终形成的残余电荷会留在电容上,并保持相当长的时间。在下一次合闸的第一次击穿时,触头间的电压差往往大于1 Pu,这会使过电压增高。

2 特 性

GIS中所充的SF6气体具有很高的绝缘强度,因此间隙距离比在同电压等级下的空气间隙小得多。当隔离开关触头发生击穿时,起弧过程非常迅速,使注入网络的电压波形具有极高的上升(下降)陡度,且上升(下降)时间仅4~20 ns。这个电压波在距离很短的GIS系统内传递,发生多次折射与反射,形成含有多个频率的震荡波,其中包括3个主要频率:

(1) 1 MHz左右的基本震荡频率,由整个系统决定,包括GIS及相邻设备,主要由电源侧和负载侧的电感和电容震荡形成,其幅值不高,对GIS的绝缘不造成威胁。 (责任编辑:admin)

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