基于隔离开关操作速度对特快速瞬态过电压的影响

摘 要：由于气体绝缘开关设备内的隔离开关在进行空载短母线的操作时，会发生多次击穿，同时产生特快速瞬态过电压，导致其他设备受到一定程度的影响和损坏。而隔离开关的操作速度对特快速瞬态过电压有重要的影响。该文分析了超高压气体绝缘开关设备内的隔离开关的操作方式下产生的快速瞬态过电压。经计算得出结果表明击穿时对特快速瞬态过电压的陡度影响最大，击穿延续时间就越短。为特快速瞬态过电压仿真中气体绝缘开关设备内的隔离开关的选取提供了借鉴，从而也对选择合适的模型、参数来评价特快速瞬态过电压水平有一定的参考依据。

关键词：隔离开关操作速度 特快速瞬态过电压 气体绝缘开关设备

中图分类号：TM595 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（b）-0068-02

在进行特高压气体绝缘开关设备中的隔离开关操作的时候，因为它的动作会比较慢，会出现几十次的触头间隙的重复击穿，出现高幅值的、高陡度、大频率的特快速瞬态过电压，有时还会导致气体绝缘开关设备受不良影响。因此，操作速度是隔离开关的一大主要性能，并对特快速瞬态过电压有很大影响，而存在一些看法，其中一个看法是为了减少操作所需要的时间，降低重复击穿次数来减少特快速瞬态过电压产生的次数，可以降低隔离开关速度；还有一个看法是降低隔离开关速度有利于降低合闸操作的特快速瞬态过电压。而这些看法过于单一，所以，采取定量分析，运用统计的分析方法探讨了隔离开关速度对特快速瞬态过电压的影响。具有重要意义。该文主要介绍了隔离开关操作的不同方式对特快速瞬态过电压的计算，并对分闸、合闸过程中的特快速瞬态过电压进行分析，对比仿真与实际测试结果。

1 隔离开关操作的不同方式μ乜焖偎蔡过电压的计算

1.1 计算的主要模型

关于隔离开关操作的不同方式对特快速瞬态过电压的计算，计算的模型很重要。变压器的模型：要精准地计算隔离刀闸切合短管线在变压器设备上产生的快速暂态过电压，还要创造与变压器结构相关的分布参数模型，实际测量绕组在几十兆赫兹频率下的电流感应等，当下还无法实现。变压器的模型的分析主要运用采用电路感应、电容器、电阻三部分形成的线路；气体绝缘开关设备模型，气体绝缘开关设备线路段使用单相分布的参数模型，同时，根据实际的超高压管线分布的实际电容量来建造模型；隔离刀闸的重燃，在进行计算时模拟了隔离刀闸投切过程中的电弧多次重燃，充分分析了作的短管道有的残余电荷的大小等问题。

1.2 进行隔离开关操作时出现的多次击穿现象

在进行隔离开关的操作时，会出现多次的重复击穿的现象，而每一次击穿的出现由和隔离开关两侧的恢复电压、开关的触头间隙击穿特性来决定，而当中的电压差由电源侧工频电压、负载侧空载母线的残留电压决定，因为电源侧工频电压处于改变之中，负载侧残留电压减少很难，可以被看成是直流电压。开关的触头间隙击穿电压与触头间隙的距离有关并会随之变化，当进行开关的分闸操作时，触头间隙距离会慢慢加大，反之，合闸时触头间隙距离会慢慢减小。

1.3 母线侧隔离开关和带电变压器侧的隔离开关操作模式

在母线侧隔离开关操作中，汇流母线经过线路时带有电流，并关上变压器侧隔离开关，断开的地方上有断路器，气体绝缘开关设备的断路器到汇流母线隔离开关之间的线路通道有残留的电量；避雷器依据离变压器距离最短的旁边安放，这样，母线侧隔离开关操作模式中母线隔离开关闭合操作中多次重燃产生的特快速瞬态过电压可以通过断路器均匀电压电容运输到变压器上。母线带电变压器侧的隔离开关操作模式中，汇流母线进过线路有电，启动汇流母线侧隔离开关，打开断路器，通过断路器的断口均匀电压电容提供电量，这样，变压器侧的隔离开关闭合时多次重燃产生的特快速瞬态过电压可以通过断路器均匀电压电容运输到变压器上。

2 特快速瞬态过电压的统计分析及结果

2.1 分闸过程中的特快速瞬态过电压的分析

在分闸过程中，对分闸操作多次击穿全过程中出现的特快速瞬态过电压的状态来模拟，从而得出隔离开关负载侧、电源侧电压的波形呈现，气体绝缘开关设备当作计算的例子，充分思考隔离开关两侧电压是最大值同时相位相反，击穿时通过计算可以得出此线路的出现在负载侧母线尾端的最大特快速瞬态过电压。而进行隔离开关操作时的特快速瞬态过电压在一定程度上呈现出不确定性，因此，运用统计的方法来研究分闸与触头动作速度的关系。可以得知当隔离开关分闸速度小于一定数值时，隔离开关分闸速度越小，负载侧最大残留电压量越低，所出现的特快速瞬态过电压也更小。而当隔离开关分闸速度等于或大于一定数值时，分闸时出现的特快速瞬态过电压的变化值也会接近此线路的可能出现的极大值。同时，分闸的操作速度越小，分闸时出现的最大的特快速瞬态过电压的分布会呈现相对集中状态，反之，分布则呈现分散状态。

2.2 合闸过程中的特快速瞬态过电压的分析

隔离开关合闸时出现的特快速瞬态过电压和隔离开关合闸之前的负载侧母线的剩余电压相关，而这些残留电压大多数是在隔离开关分闸操作结束后出现，所以在分析过程中要充分考虑它的影响。用隔离开关随机分闸后的负载残留电压当作合闸前的汇流母线残留电压，在很大程度上与现实状况符合程度高。分析的过程中要注意隔离开关的分闸时间、合闸时间是不固定量，并均匀分布在同一个周期之内，每一次操作都是分闸产生的负载侧残留电压当作隔离开关合闸第一次击穿前的残留电压，然后对隔离开关每次合闸时出现的最大特快速瞬态过电压变化数值记录统计。可以知道，当考虑隔离开关负载侧残留电压是随机分闸行为产生的时候，隔离开关动作越慢，合闸所产生的特快速瞬态过电压最大值和最小值的范围越低；而当隔离开关速度较低时，合闸前的负载侧残留电压也相应更少，合闸产生的特快速瞬态过电压也显著降低。

2.3 模拟与实际测试结果分析

对于实验中的特快速瞬态过电压，实验的电线要互相和两个不同的隔离开关相适应，一个是低速隔离开关；另一个是高速隔离开关。同时，低速隔离开关的分闸和合闸的速度是0.4 m/s左右；高速隔离开关的分闸速度是1.7 m/s左右，合闸速度是2.4 m/s左右。把实验过程中得到的隔离开关触头间隙击穿电压伴时间发生改变的关系曲线作为基础，进行一定的分析工作后，对隔离开关操作过程进行模拟，然后和实际测量得到的结果对比。对两种隔离开关分闸操作结束后的负载侧残留电压进行数据记录和分析，模拟与实测结果作对比，可以得出仿真结果与实测结果的改变趋势大致相同，在低速开关中，分闸后残留的电压绝对值大多小于0.9 pu，在高速开关中，它的分闸之后出现高变化数值的残留电压的几率相对于低速开关要大。对这两种隔离开关的分闸和合闸的操作中出现的最大特快速瞬态过电压进行数据记录和分析。分闸过程的特快速瞬态过电压仿真与实际分布状态和变化趋势很大程度上相近。模拟结果特快速瞬态过电压分布比实际测量结果整体上显得较高。特快速瞬态过电压的实验结果在一定程度上证明了这个模拟方法具有可行性和有效性。

3 结语

综上所述，隔离开关的操作速度对特快速瞬态过电压的影响力比较大。因此，在选择和设置气体绝缘开关设备内的隔离开关时，要注意操作速度的影响。

参考文献

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