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渐渐引起人们的注意
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 多年以来,气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)以其占地少、运转可靠、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,在分合操作过程当中,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),其上升时间紧迫至 4~20 ns,幅值一般低于 3 Pu(额定电压)
国外有讨论表明,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,给电力系统带来特别大损失
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(因系统电压为沟通电压,不同极性电压即指 X 轴上下的电压)下的击穿电压也有所不同,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