浅析封闭式组合电器隔离开关产生的过电压
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浅谈隔离开关操作引起过电压的原理摘要介绍了国外特高压输电的发展现状, 并着重阐述了特高压系统过电压存在的问题。
针对内部过电压, 主要分析了隔离开关操作引起过电压所的原理, 同时列出了隔离开关操作过电压给电力系统带来的危害,并针对隔离开关操作引起过电压的问题, 分析了如何预防隔离开关操作引起过电压。
关键词:操作过电压;隔离开关;过电压;措施引言近几年,我国在超、特高压输电技术研究方面做了大量的工作,内容包括超、特高压工频过电压及操作过电压的产生机理的研究和计算;并联电抗器、可控电抗器、良导体地线对限制超、特高压过电压的作用、潜供电流和恢复电压等。
1.电力系统中的过电压在电力系统正常运行时,电气设备的绝缘处于电网的额定电压下,但由于雷击、操作、故障或参数配合不当等原因,电力系统中某些部分的电压可能升高,有时会大大超过正常状态下的数值,此种电压升高称为过电压。
在电力系统中,由于操作(合闸、分闸)、事故(接地、短路、断线等)或其它原因引起电力系统的状态发生变化,出现从一中稳态转变为另一种稳态的过程,在这个过程中可能产生对系统有威胁的过电压,这些过电压通常都是因为系统内部电磁能量的积聚和振荡而引起的,所以叫内部过电压。
内部过电压按其产生的原因分为暂时过电压和操作过电压,与雷电过电压产生原因的单一性(雷电放电)不同,内部过电压其产生的原因、发展过程、影响因素的多样性,而具有种类繁多、机理各异的特点。
2.隔离开关操作引起过电压的原理电力系统的许多设备都是储能元件,在断路器或隔离开关开断的过程中,储存在电感中的磁能和储存在电容中的静电场能量(电能)发生了转换、过渡的振荡过程,由振荡而引起过电压。
用隔离开关操作空载母线或带电母线系统时,隔离开关的触头上出现间歇电弧,在一次操作中多次熄灭,重复出现。
电流过零时电弧熄灭。
与此同时,触头间隙中的电弧断开,其电气强度增长。
如果恢复电压增长比电气强度快,则触头间隙击穿,电弧重燃。
浅谈SF6全封闭组合电器故障原因分析及防控措施摘要:SF6全封闭组合电器运行维护,对于保证电力系统安全运行起着重要作用,本文对SF6全封闭组合电器进行简要地叙述,并对故障原因和防控措施进行分析和研究,并对如何对SF6全封闭组合电器故障进行检修展开探讨。
关键词:SF6全封闭组合电器;故障诊断;防控措施随着我国工业化进程的不断加快,对电力系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求,需要对原有电力系统进行革新和升级,SF6全封闭组合电器一种科技含量较高的电力输出控制装置,应用范围变得十分广泛。
为了提高SF6全封闭组合电器安全使用、运行管理水平,减少事故产生的概率,需要对组合电器的运行故障进行分析,并采取切实有效的防控措施。
1 SF6全封闭组合电器概述该种组合电器主要有互感器、隔离开关、避雷装置、断路器、母线和接地保护开关等构成,在密封的罐体内充有SF6气体,把其作为绝缘介质,可以对电及和对地等起到很好的绝缘效果,在罐体内部有用隔板划分成多个气隔,并设置有充、抽气装置,使电气触头和气体密度继电器实现连接。
气隔可实现对气体密度的监测,如果产生气泄露,可以及时制定出相应的处理措施。
该装置不需要占用太多的面积,体积和重量都不大,电气元件全部处于密封状态,不会受到外部环境的干扰,可以实现整体运输,安装和操作都比较方面,施工作业时间较短,不会形成很大的感应磁场,检修工作量较少。
可是该种组合电器对电气元件制造工艺和质量要求较高,在使用过程中经常存在着运行故障,会对电网的安全运行造成影响。
目前,国内采用的GIS预防试验只开展对 SF6气体湿度和局部放电测试,试验和使用需要保证调整到一年以内,如果试验时没有出现异常,在具体应用过程中也会存在某些问题,有的GIS故障发生在投入使用后的3天内,严重情况下投入使用当天就会产生故障。
所以,在对SF6气体全封闭组合电器进行试验时,需在及时做好故障监测工作,并根据现实情况制定好处理措施,如果存在不合格元器件需要及时进行处理和换新,避免电力系统出现不稳定现象。
本科生毕业设计(论文)开题报告论文题目:超高压GIS中快速暂态过电压及其影响因素的研究学院:信息科学与工程学院专业班级:通信工程0902班学生姓名:________ 代晓娣__________学号:090404062导师姓名:_________ 刘振宇_________开题时间:2013年3月1日一.课题的背景及意义1.课题的国内外研究动态、目前的水平及发展趋势;气体绝缘开关装置( Gas Insulated Switch-gears , 简称GIS) ,GIS 将断路器、隔离开关、接地开关、电流和电压互感器、避雷器和连接的母线等封闭在金属壳内,充以SF6 气体,作为相间和对地的绝缘。
其中的隔离开关在分合空母线时,由于触头运动速度慢,开关灭弧性能差,故触头间隙间会发生多次重燃。
DS 触头间隙两端的电压再几个纳秒内突然跌落,电压陡波在GIS 内不断的产生行波,来回传播,并且发生复杂的折射、反射和叠加,从而形成了复制很高的快速暂态过电压(Very Fast Transient Overvoltage , 简称VFTO) [1,2] 。
20 世纪60 年代以来,GIS 以其占地面积小、不受环境条件影响、运行可靠、维护工作量小等优点而广泛应用于电力系统中。
随着GIS 电压等级的提高,因GIS 中隔离开关、接地开关和断路器的例行操作引起的VFTO 造成的事故也逐渐增多,受到人们越来越多的关注。
关于GIS 中VFTO 的产生、特点及其影响因素、以及对GIS 绝缘和相连设备影响的研究,已成为国际高压电领域一个重要的研究课题。
随着超高压GIS在20世纪70年代末期的出现及我国2005年第一条750 kV 线路的正式投入运行及百万伏电网的全面启动,VFTO 现象及其危害已引起电力科研、设计、建设和运行工作者的高度重视,并进行了一定程度的研究.国外在VFTO 的产生机理和GIS 中VFTO 的计算研究已较为成熟,在GIS 中VFTO 的现场测试研究、VFTO 下电气设备绝缘特性、GIS 中限制VFTO 的措施等研究方面还有待于进一步深入研究[3]国外从20世纪80年代就开始进行VFTO 的研究,而我国却推迟了十几年,所以在VFTO的研究上与国外存在一定的差距。
浅析真空断路器开断电抗器操作过电压产生的原因及抑制措施随着电力系统电网的不断扩大,为了保证系统稳定运行和供电质量,电网中、特别是在枢纽变电所,其低压侧均装设了用于无功调节的电抗器组。
这种设备,出于其调节功能的需要,通常是投切频繁,同时,受安装场地等客观因素的影响,在其开断设备的选择上,具有灭弧能力强、触头损耗小、开断次数多、维护少、检修周期长等优点的真空断路器,成为设计优选方案。
电抗器属于储能元件,在运行操作过程中,由于其工作状态发生变化,可能产生数倍于电源电压的操作过电压。
真空断路器是采用真空作为灭弧介质,在开断电抗器时,其操作电压产生的机理和类型,与油断路器有所不同。
1产生操作过电压的原因真空断路器开断电抗器时,操作过电压一般可分为:截流过电压、三相同时截流过电压和高频重燃过电压三种。
另外,由于断路器的制造工艺问题,在合闸时发生弹跳,引起操作过电压的情况则更为复杂。
(1)截流过电压。
①产生的原因是因真空断路器灭弧能力强,在开断电抗器时,可能在电流到达零点之前发生强制熄灭,这就是断路器的截流。
此时有大的电流变化率而电抗器侧压降UL=L,即形成过电压。
②影响截流过电压大小的因素,根据理论计算,截流过电压倍数Kn可用下式表出:式中ηm——磁能转化为电场能的损耗系数,小于1fo——自振频率,大小为2πf——工频50Hzα——截流相角由此可见,影响过电压倍数的两个主要因素为:a.电抗器电感的大小及外部联线与电气设备的杂散电容大小;b.截流角度α,当α→90°,即电流在接近峰值处被截断,过电压倍数达最大值,过电压现象最为严重。
对于真空断路器而言,其截流水平也直接影响操作过电压倍数,而截流水平又与真空灭弧室的制造工艺及断路器服务对象有关。
强灭弧能力的真空断路器,在开断小电流时,截流过电压产生的机率较高,对于大电流负载则可能不会产生明显的影响。
(2)三相同时截流过电压。
从物理角度而言,图(1)中,断路器K开断后,L、C电路中定会产生高频率的能量振荡。
浅析封闭式组合电器隔离开关产生的过电压摘要:在科学技术飞速发展的当今时代,各种高科技产品在使用过程中都需要耗费一定的电能,致使供电企业的发展越来越快,从而推动了我国整体经济的发展。
封闭式组合电器隔离开关产生的过电压就是在我国整体耗电量急速上升的过程中得到关注的,本文主要就封闭式组合隔离开关产生的过电压进行简要的分析。
关键词:封闭式组合电器;隔离开关;过电压当前,我国供电企业发展的势头迅猛,人们在生活和工作中使用到的电器设备的耗电量越来越大,导致电力系统需要接入的负载功率随之增大。
高功率的负荷用电对电网会产生很大的损耗,影响电力系统运行的安全性和稳定性。
在用电量不断增大的情况下,人们对开关的要求不断升高,封闭式组合电气隔离开关的过电压则能够在一定程度上满足人们对电量损耗的高要求,因此,需要对其产生的过电压进行全面的分析和研究。
一、过电压种类及其危害1、过电压的分类在电力系统运行的过程中,会由于影响系统稳定运行的不同原因产生不同的现象,在解决过电压问题时,也需要依据过电压种类选择合理的解决方式。
因此,根据电压运行过程的不同现象对过电压分为以下几种:1.1大气过电压大气过电压产生的主要原因在于电网系统在运行过程中受到一定强度得的雷击,导致电力运行的稳定性降低,从而产生过电压。
大气过电压持续的时间较短,但是其在雷击瞬间会产生很强的冲击性,并且随着雷击强度的增大其冲击性越强,导致封闭式组合电器隔离开关的运行存在异常。
1.2谐振过电压电网系统在运行过程中可能会产生谐振回路,这就是引起谐振过电压产生的原因,这种过电压的持续时间比较长,其电压倍数也较高,对封闭式组合电器隔离开关的正常运行会产生较大的影响。
1.3工频过电压在封闭式组合电器隔离开关运行的过程中,电网的运行方式可能会突然改变产生过电压,或者设备在运行过程中存在电容效应,这两种方式都是工频过电压的产生原因。
相对于笔者在前文提到的两种过电压种类,工频过电压的持续时间更长,但是其倍数较低,不会对设备造成很大的损坏。
SF6全封闭组合电器GIS常见故障及其处理SF6全封闭组合电器GIS常见故障及其处理一、故障分类GIS的常见故障可分为以下两大类。
(1)与常规设备性质相同的故障,如断路器操动机构的故障等。
(2)GIS的特有故障,如GIS绝缘系统的故障等。
这类故障的重大故障率为0.1-0.2次/(所·年)。
一般认为,GIS的故障率比常规变电所低一个数量级,但GIS事故后的平均停电检修时间则比常规变电所长。
运行经验表明,GIS设备的故障多发生在新设备投入运行的一年之内,以后趋于平稳。
二、常见特有故障GIS的常见特有故障如下。
1、气体泄漏气体泄漏是较为常见的故障,使GIS需要经常补气,严重者将造成GIS被迫停运。
2、水分含量高SF6气体水分含量增高通常与SF6气体泄漏相联系。
因为泄漏的同时,外部的水汽也向GIS其室内渗透,致使SF6气体的含水量增高。
SF6气体水分含量高是引起绝缘子或其他绝缘件闪络的主要原因。
3、内部放电运行经验表明,GIS内部不清洁、运输中的意外碰撞和绝缘件质量低劣等都可能引起GIS内部发生放电现象。
4、内部元件故障GIS内部元件包括断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、避雷器、互感器、套管、母线等。
运行经验表明,其内部元件故障时有发生。
根据运行经验,各种元件的故障率如表所示。
元件名称开关盆式绝缘子母线电压互感器断路器其他故障率30%26.6%15%1.6%O%6.7%注开关包括隔离开关和接地开关。
三、产生故障原因分析1、源于制造厂(1)车间清洁度差。
GIS制造厂的制造车间清洁度差,特别是总装配车间,将属金属微粒、粉末和而其他杂物残留在GIS内部,留下隐患,导致故障。
(2)装配误差大。
在装配过程中,使一可动元件与固定元件发生摩擦,从而产生金属粉末和残屑并遗留在零件的隐蔽地方,在出厂前没有清理干净。
(3)不遵守工艺规程。
在GIS零件的装配过程中,不遵守工艺规程,存在把零件装错、漏装及装不到位的现象。
浅谈变电站操作过电压事故及防范措施发布时间:2022-12-14T05:52:29.117Z 来源:《中国科技信息》2022年第16期作者:朱俊金龙[导读] 操作过电压是内部过电压的一种,是由于对电力设备的操作,突然改变了系统的运行状态朱俊金龙国网孝感供电公司湖北省孝感市 432100摘要:操作过电压是内部过电压的一种,是由于对电力设备的操作,突然改变了系统的运行状态,使系统发生电磁振荡,因此就产生了高于系统本身运行的电压等级,这种很高的电压对电力系统稳定运行会带来很大的危害。
要保证电力系统的稳定运行,必须弄清楚电力系统存在过电压的根本原因,并针对不同的原因采取不同的抑制措施是很有必要的。
文章就简要分析变电站操作过电压事故及防范措施。
关键词:操作过电压;因素;防范 1.操作过电压特点和产生的原因过电压比大气过电压发生的机率多,而且随着电力系统及厂矿企业变电所供配电电压的提高,形成的操作过电压也随之提高,对电气设备绝缘的影响也随着增加,因此必须采取措施加以限制并有针对性的进行防护。
一般来说,操作过电压是由于操作(广泛的说是线路的结线方式和参数改变)电气设备由一种稳定状态转变为另一种稳定状态,转变过程中,系统设备本身电磁能量的振荡产生的过电压,故操作过电压与运行方式的改变有关。
正常切断与接通,故障短路跳闸及断线都能引起系统内部电磁能量的改变,发生振荡而产生过电压。
由于操作过电压是由系统内部的能量变化而产生,与电网的额定电压有关,且基本上成正比例,故过电压一般用额定相电压幅值的倍数来表示,电网的额定电压愈高,过电压的绝对值就愈大,正因为如此,设备的绝缘水平也基本上由过电压来决定。
操作过电压的持续时间约在2502500μs之间,较常见的操作过电压有空载线路的分合闸过电压,振荡解列过电压,切断电容器组过电压,切断空载变压器过电压,切断高压电动机过电压等。
特别是真空开关的广泛使用后,由于其灭弧性能好,切断电流大,动作速度快,使切断过程的过电压也随之增高。
2024年陡波过电压的危害及预防〔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4~20ns,幅值一般低于3Pu(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300kV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500kVGIS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500kVGIS隔离开关分合时间近10s),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。
隔离开关的原理及常见问题的处理隔离开关定义:隔离开关是⼀种没有熄弧装置的开关电器,其在分闸状态应有明显的可见断⼝;在合闸状态能可靠地通过正常的⼯作电流和短路故障电流。
1、隔离开关的作⽤:(1)隔离电源,将需要检修的电⽓设备与带电的电⽹可靠地隔离,以保证检修⼯作⼈员的安全;(2)倒闸作业(倒母线作业),在双母线制的电路中,⽤隔离开关将电⽓设备或供电线路从⼀组母线切换到另⼀组母线;(3)⽤以连通或切断⼩电流电路。
2、隔离开关的分类:(1)按绝缘⽀柱数⽬,可分为单柱式、双柱式和多柱式隔离开关;(2)按闸⼑的运⾏⽅式,可分为⽔平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插⼊式四种;(3)按有⽆接地闸⼑,可分为有接地闸⼑和⽆接地闸⼑两种;(4)按装设地点不同,可分为户内式和户外式两种;(5)按操作机构不同,可分为⼿动、电动和⽓动等类型。
3、隔离开关可⽤来进⾏哪些操作:(1)分、合电压互感器和避雷器及系统⽆接地的消弧线圈;(2)拉、合母线及直流连接在母线上的设备的电容电流;(3)拉、合变压器中性点的接地线;(4)拉、合闭路开关的旁路电流。
4、对隔离开关的基本要求:(1)隔离开关应有明显的断开点,以易于鉴别电⽓设备是否与电源断开;(2)隔离开关断开点间有⾜够的绝缘距离,以保证在过电压及相间闪络的情况下,不⾄引起击穿⽽危机⼯作⼈员的安全;(3)应具有⾜够的短路稳定性,不能因电动⼒的作⽤⽽⾃动断开,否则将引起严重事故;(4)要求结构简单,动作可靠;(5)主隔离开关与接地隔离开关间要相互联锁,以保证先断开隔离开关,后闭合接地闸⼑;先断开接地闸⼑,后闭合隔离开关的操作顺序。
5、隔离开关为什么不能⽤来接通或切断负载电流或短路电流?隔离开关因为没有专门的灭弧装置,所以不能⽤来接通或切断负载电流和短路电流。
6、操作隔离开关有哪些注意事项:合闸时要迅速⽽果断,但在合闸终了时不能⽤⼒过猛,使合闸终了时不发⽣冲击。
操作完毕后,应检查是否已合上,合好后应使⼑闸完全进⼊固定触头,并检查接触的严密性。
隔离开关的过电压和过流保护研究隔离开关是电力系统中常见的重要设备,用于隔离电路以及提供安全工作环境。
隔离开关在电力系统中承担着重要的功能,但在运行过程中可能遭受过电压和过流等异常情况的影响。
为了保护隔离开关不受这些异常情况的损害,研究过电压和过流保护措施成为了当前的热门课题。
一、过电压保护研究过电压是指电压超过电力系统的额定电压水平的现象。
过电压可能由于雷击、电网故障、开关操作失误等原因引发,给电力系统带来严重的损害和安全隐患。
隔离开关在面对过电压时,需要及时切断电路,以保护设备和人员的安全。
针对隔离开关的过电压保护,研究者们提出了多种方法。
其中一种常用的方法是采用过电压感应器进行监测和检测。
过电压感应器能够感知并识别电力系统中的过电压情况,一旦检测到过电压,感应器会向隔离开关发送信号,触发其过电压保护功能,从而切断电路。
此外,过电压保护还可以通过电力系统中的避雷器来实现。
避雷器具有快速接地和分流电流的功能,在过电压发生时,避雷器能够迅速吸收过电压,确保电力系统的正常运行。
二、过流保护研究过流是指电力系统中电流超过额定电流水平的现象。
过流可能由于电力负荷突增、短路等原因导致,同样会对隔离开关造成损害。
因此,研究如何对隔离开关进行过流保护至关重要。
过流保护的方法也有多种。
一种常用的方法是采用电流互感器进行监测和检测。
电流互感器能够将电流信号转变为电压信号,通过测量电压信号从而了解电流的大小。
当电流超过预设的阈值时,电流互感器会向隔离开关发送信号,触发其过流保护功能,实现切断电路的目的。
此外,过流保护还可以通过电力系统中的保护继电器来实现。
保护继电器通过实时监测电流的变化以及电力系统的参数,一旦检测到过流情况,保护继电器会发出信号,触发隔离开关的过流保护装置。
三、综合保护策略研究隔离开关的过电压和过流保护研究可以采用综合保护策略,即将过电压保护和过流保护相结合,从而更好地保护隔离开关的安全运行。
在综合保护策略中,除了采用过电压感应器和电流互感器等传感器进行监测外,还可以利用保护继电器和过电压保护器等设备进行控制和切断电路。
封闭式组合电器隔离开关产生的过电压封闭式组合电器隔离开关是一种常用的高压开关设备,它在配电系统中起着关断、隔离、接通电源和电器设备等重要作用。
然而,长期以来,该设备在使用过程中容易产生过电压问题,严重影响了设备的安全性和稳定性。
因此,对封闭式组合电器隔离开关产生的过电压问题进行研究和分析非常必要。
一、封闭式组合电器隔离开关产生过电压的原因1.电源系统的突然变化:当电源系统突然发生变化,如开关器件向开路位置突然切换或总线发生短路等,会导致电器中的电荷发生冲击,产生较高的电压。
2.过渡过程:过渡过程是开闭过程中的一种瞬时过程,会产生高压冲击波,引起电压的瞬时上升。
3.电器负载的突变:当负载突然发生变化时,会使电源电压产生瞬间异常,引起过电压。
4.雷电或线路故障:当发生雷电或线路故障时,电压会瞬间上升,造成过电压。
二、封闭式组合电器隔离开关产生过电压的危害1.损坏设备:过电压可能会造成设备的损坏,影响设备的正常使用,增加了设备的维护和更换成本。
2.影响电力网络的稳定性:过电压可能会对电力网络的稳定性产生影响,引起设备的跳闸,影响供电质量和用户用电的正常使用。
3.影响安全性:过电压造成设备损坏可能会影响电气安全,引起火灾和人身伤害等安全问题。
三、封闭式组合电器隔离开关产生过电压的对策1.增强灭弧措施:在开关器件的设计中增加灭弧措施,提高灭弧能力,减少由于开闭过程中的瞬间冲击引起的过电压。
2.加装变压器:在电源端加装变压器,能有效地减小过电压幅值,提高设备的稳定性。
3.使用伏秒限制器:在封闭式组合电器隔离开关中加装伏秒限制器,能有效地限制过电压,减少过电压产生的危害。
4.安装避雷装置:加装避雷装置能够有效地避开雷电或线路故障引起的过电压,保障设备的安全性。
封闭式组合电器隔离开关产生的过电压问题是一项必须引起重视的问题,只有引入科学有效的对策,才能够提高设备的安全性和稳定性,保障电力供应的正常运行。
封闭式组合电器隔离开关产生的过电压1 SF6 封闭式组合电器中的特快速暂态现象近年来,GIS 在国际上得到了广泛应用。
然而运行经验表明,GIS 隔离开关在例行操作时不仅会在GIS主回路引起对地故障[1,2],而且还会造成相邻设备(如变压器等)的绝缘损坏[3]。
因此国内用户对这一问题的关切程度也在增加,本文在这方面做了一些工作,这里作简要的介绍。
当隔离开关两侧电压Va 高于VR 时隔离开关被击穿,过渡过程完成后,隔离开关两侧电位基本相等,电弧熄灭,电路原理如图2 所示。
由于负荷侧母线泄露电阻很大,所以保持熄弧瞬间电压V1 不变,在示波图上表现为一段水平直线。
而电源侧电压随电源Vs 而变。
当它们的差值Va 再次超过VR 时,隔离开关复燃。
这一过程会在隔离开关打开的过程中不断发生。
对于合闸操作,机理也完全相同。
在每一个电压跳变处将产生一个阶跃电压波,对正常设计的GIS,估计这一上升时间最快可达3ns[4]。
由于这一过电压的上升速率极快,因此被称做陡波前过电压(Very Fast FrONt Overvoltage 简称VFFO),也有些文献称这种过电压为特快速暂态过电压(Very FaST Transients Overvoltage 简称为VFTO)。
这样的阶跃电压波不断地产生、来回地传播,并且发生复杂的折射、反射和叠加就构成了GIS 中的(Very Fast Transients)现象。
2 试验简介试验方式1 是用被试隔离开关DT 开合一段短负荷母线(DT 与DA 之间的母线)。
在进行合闸操作前,负荷侧母线必须充以表1 规定的直流电压,然后直流电压源用辅助隔离开关DA 断开。
由于GIS 母线泄露电阻很大,负荷侧母线将保持这一电压不变,这时将电源侧(DT 左侧)电压升至试验电压,最后关合被试隔离开关DT。
由于负荷侧母线已经预充了负的直流电压,隔离开关将在电源侧电压峰。
浅析封闭式组合电器隔离开关产生的过电压
随着社会的进步,电力系统的发展越来越完善,接入的负载功率也越来越大,随之对电网的损耗有很大的影响,高功率的负荷用电,使人们对开关的要求也越来越高,封闭式组合电器隔离开关的过电压得到了关注,不断地深入研究。
文章将对封闭式组合电器隔离开关产生的过电压进行全面的解释及分析。
标签:过电压;电力系统;负荷;组合电器隔离开关
1 过电压种类及其危害
1.1 过电压的分类
(1)大气过电压:大气过电压的持续时间比较短,但是在短时间内具有较强的冲击性,这与雷击的强度有直接的关系。
设备的电压的等级不存在关系影响。
(2)谐振过电压:是由于系统的谐振回路引起的,这一过电压持续的时间较长,而且倍数较高。
(3)工频过电压:工频过电压是较其他类型的过电压持续时间长,但是倍数不高,对设备的损坏程度较小。
它的产生是由于电容效应及电网运行方式在长线路中突然改变造成的。
(4)操作过电压:是人为的对电网开关的操作造成的,其有一定的随机性,而且不同情况下过程电压的倍数也不相同。
(5)暂态过电压:暂态过电压是电力系统重新达到暂时稳定状态下出现的电压,是由于断路器的操作或者发生短路造成的。
1.2 各种过电压带来的危害
(1)雷击过电压:由于雷击造成的过电压是设备损坏原因,其可以通过网络耦合等方式进行转移。
雷击过电压分为纵向过电压和横向过电压。
(2)操作过电压:在真空断路器切断电流的过程中,由于断路器断口的间距较小,往往带来的后果是使得弧隙间发生击穿。
其自身的电压升高,从而发生了第二次重燃现象。
并且经过多次充放电之后,触头间的回复电压和负载端的电压都会相继升高。
在发生了多次重燃后,便会造成电气设备不同程度的损坏。
1.3 暂态过电压
运行操作中出现最频繁的过电压就是暂态过电压,往往造成电气设备的损坏和停电事故,较其他情况下过电压带来的后果较为严重。
2 SF6封闭式组合电器中的特快速暂态现象
最近几年的数据显示,GIS已经在国际上得到了认可。
尽管如此,GIS在被使用的过程中,仍然存在由于主回路造成的对地故障,并且还会影响到相邻设备绝缘层的损坏。
文章针对这种现象进行了研究。
2.1 GIS隔离开关的工作原理
图1为隔离开关分闸时产生陡波前过电压的过程。
以隔离开发处于分闸状态为例,说明了过电压与开关触头间距的关系以及隔离开关两侧电压高于VR时隔离开关被击穿的原因。
在正常的GIS设计中,阶跃跳变电压波是在电压跳变的过程中产生的,速度之快可达到3ns。
这样反复的跳变,不断的产生阶跃电压波,并且这些电压波经过复杂的折射、发射过程才能形成GIS的现象。
2.2 实验方式1简介
图2是试验方式1的线路原理图。
其具体操作是用被试隔离开关DT开合一段短负荷母线(DT与DA之间的母线)。
在进行合闸操作前,负荷侧母线必须充以-1.1×U的直流电压(U为额定电压),然后直流电压源用辅助隔离开关DA断开。
由于GIS母线泄露电阻很大,负荷侧母线将保持这一电压不变,这时将电源侧(DT左侧)电压升至试验电压,最后关合被试隔离开关DT。
由于负荷侧母线已经预充了负的直流电压,隔离开关将在电源侧电压峰值处附近击穿,产生VFFO。
开断试验时,DA打开,DT处于合闸位置,电源电压升至,SF6封闭式组合电器中的特快速暂态现象,打开DT即可。
2.3 多次重燃的研究
在隔离开关的开合过程中,开关断口处的击穿特性是我们需要知道的。
但这种数据以前没有被发现。
文章在隔离开关上做了一系列实验以求得这些数据,并且在实验的过程中,试图得到比较真实的隔离开关打开和关闭的重燃过程。
而且也充分的考虑了开关闭合的特性。
在实验之后,对隔离开关的3中实验重燃过程进行了计算,并且在这之前,已将击穿电压与分合时间关系转换成为了EMTP可以输入的数据。
通过对数据进行综合计算后发现,在合闸的情况下,过电压最高的是方式1,在实验2中,对于分闸的方式要求非常苛刻,而在实验方式3中,不管是分闸还是合闸,其过电压都是最低的。
通过这3中方式的实验,表明实验方式3只是为了评估隔离开关在打开和关闭情况下其电容器对电流的能力。
在计算中还发现,方式2在分闸的过程中,最后一阶段断口处的电位差很高,高达3.0p.u。
这正符合了理论上的推断。
经过这次实验,知道了在实际应用中,
隔离开关的断口必须达到方式2中断口的耐受强度,才能经得起过电压的损耗。
另外通过试验中方式2证明,在刚刚实现了开断操作,并且短母线还残留有电荷便再次进行开断操作,这时将是十分危险的。
因为此时开关的开合相位正好是工频电压的峰值,此时产生的暂态过电压也是最高的。
经过模拟实验,计算着一过程的电压值为2.32p.u,可能还会更高。
最后需要解释的是,开关触头间的距离与隔离开关的开合状态有着直接的关系,距离越大,造成的过电也越高,并且在重燃的最后阶段产生的过电压是全程最高的。
3 结束语
总之,想要得到比较精确的计算结果,就必须对多种模拟量进行假设计算,在计算的过程中要根据设备的特点及实验站的具体的情况来取证,通过对数据的综合分析计算后才是我们想要的结果。
参考文献
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