高等院校電力系統(tǒng)及自動(dòng)化第三十屆學(xué)術(shù)會(huì)議集

1、串聯(lián)補(bǔ)償用火花間隙觸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究，田交通大學(xué)電氣: 131摘 要：高壓輸電線路中經(jīng)常采用串聯(lián)電容器補(bǔ)償系統(tǒng)無(wú)功以提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平和改善無(wú)功平衡，串聯(lián)電容器在系統(tǒng)過(guò)電壓下的保護(hù)對(duì)其安全可靠運(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)串聯(lián)補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)設(shè)備-火花間隙的分析，以仿真與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方式，對(duì)火花間隙及觸發(fā)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。最后分析發(fā)現(xiàn)改變點(diǎn)火電弧的形狀及能量能有效提高火花間隙觸發(fā)擊穿的可靠性及穩(wěn)定性。：串聯(lián)補(bǔ)償；火花間隙；密封間隙；高電壓Design and Experimental Study on the Spark Gaps and the Trigger Device of Series

2、 CompensationYao Jiangyi,Wang Yi,Tian Fuqiang.Beijing Jiaotong University: 131Abstract: Series capacitors are often used in high voltage transmislines to compensate reactiveer,which can improve the reactiveer balance and further enhanecurity and stability ofer system.Overvoltage protection of series

3、 capacitor is essential to its operation reliability. Byyzing the workingprinciple of spark gap, this pr made a combination of software simulation and experimental testing to op-timize the design of the equipment. The results indicatet the change of the shand energy of ignition arccan effectively im

4、prove the reliability and stability of triggered breakdown of spark gap.Keywords: series compensation; spark gap; triggered gap; high voltage壓高出 10%，因此線路故障時(shí)主間隙要經(jīng)過(guò)強(qiáng)制觸發(fā)才能放電擊穿。1 引言我國(guó)確定了“聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供”的聯(lián)網(wǎng)方針，遠(yuǎn)距離、大容量輸電是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)1,2。在大范圍遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中將產(chǎn)生和消耗大量無(wú)功功率，無(wú)功功率的不平衡則會(huì)造成輸電電壓的不穩(wěn)定，對(duì)輸電線路受端的供配產(chǎn)生較大影響3。串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)是柔流

5、輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmis-System，簡(jiǎn)稱FACTS)的重要組成部分，采用串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)可以有效地補(bǔ)償線路感抗，縮短線路的等值電氣距離，減少功率輸送引起的電壓降和功角差，從而提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，并提高輸送容量4-7。串聯(lián)補(bǔ)償裝置主要包括電容器組、金屬氧化物限壓器（Metal Oxide Varistors ，簡(jiǎn)稱MOV）、火花間隙、旁路開關(guān)、阻尼回路等?；鸹ㄩg隙是MOV 的主保護(hù)和電容器組的后備保護(hù)8,9。主要功能是只要滿足特定條件就可以迅速擊穿放電，以使電容器組和MOV 旁路，防止MOV 過(guò)熱損壞，同時(shí)保護(hù)電容器組免受電壓過(guò)大的損害。火花間隙一般采用強(qiáng)制電壓閃絡(luò)觸發(fā)

6、方式，閃絡(luò)間隙的自擊穿電壓通過(guò)整定間隙距離，要比 MOV 的殘生電火花，在均壓電容器提供的強(qiáng)電場(chǎng)下，該電火花將促使密封間隙立即放電擊穿10。密封間隙結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2 所示。對(duì)強(qiáng)制擊穿有正面影響。4 結(jié)論通過(guò)仿真分析確定待測(cè)設(shè)備的參數(shù)，然后分析放電原理，設(shè)計(jì)了多組對(duì)照試驗(yàn)，整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了不同實(shí)驗(yàn)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響的程度，并逐漸調(diào)進(jìn)實(shí)驗(yàn)，以達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)要求?；鸹ㄈ?yàn)證試驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是改變點(diǎn)火電弧形狀的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了長(zhǎng)度不同、與球電極所呈角度不同的電弧對(duì)強(qiáng)制擊穿電壓的影響。試驗(yàn)得出，電弧長(zhǎng)度越長(zhǎng)，與球電極切面越平齊，越容易觸發(fā)擊穿。極性效應(yīng)對(duì)擊穿放電的影響很大，在工程應(yīng)用中要盡量避免

7、?？梢詰?yīng)用在密封間隙的高低壓電極上同圖 4.火花塞實(shí)驗(yàn)擊穿電壓與間隙大小的關(guān)系曲線3.2 極性影響實(shí)驗(yàn)在該研究實(shí)驗(yàn)中，分別在交流高壓正半波和交流高壓負(fù)半波觸發(fā)，驗(yàn)證極性效應(yīng)對(duì)強(qiáng)制擊穿電壓的影響。時(shí)點(diǎn)火應(yīng)。段來(lái)消除單側(cè)電極放電時(shí)產(chǎn)生的極性效脈沖變壓器影響實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是改變點(diǎn)火電弧能量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)可以得出，觸發(fā)電路輸出能量越高，電弧越明亮，電離空氣產(chǎn)生出的有效電子越多，間隙越容易被觸發(fā)擊穿。此外，對(duì)于脈沖變壓器的設(shè)計(jì)有待改善。參考文獻(xiàn)圖 5. 極性影響實(shí)驗(yàn)擊穿電壓與間隙大小的關(guān)系曲線12. 特高壓電網(wǎng)M.：中國(guó)經(jīng)濟(jì)，2005.，中國(guó)特高壓電網(wǎng)的發(fā)展論述J中國(guó)電由數(shù)據(jù)曲線可以看出，陰極觸發(fā)強(qiáng)制擊穿電壓

8、值比陽(yáng)極觸發(fā)時(shí)要小，即陰極易觸發(fā)，與理論相符?？蓹C(jī)工程學(xué)報(bào)，2009，29(22)：1-7.雷, D.Povh. 串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)在遠(yuǎn)距離高電壓交流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 電網(wǎng)技術(shù)，1998，22(11)：34-38.500kV 串聯(lián)補(bǔ)償過(guò)電壓研究D華南理工大學(xué)，2010串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用J電力電容器，1998，(4)：15-183以在觸電型密封間隙的高低壓電極上同時(shí)點(diǎn)火來(lái)4消除這種極性效應(yīng)，提高觸電的穩(wěn)定性和可靠性。53.3 脈沖變壓器影響實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)所用的銅球電極自然耐壓值基本上變化不大，而強(qiáng)制擊穿電壓在不同的實(shí)驗(yàn)條件下差距較明顯，其中主要原因是觸發(fā)電路產(chǎn)生的電弧不同，通過(guò)改變6，可控串補(bǔ)(TCSC)的分析與研究J中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2011(2)：68-69.串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用淺析J機(jī)械管理開發(fā)，2005，5高飛串補(bǔ)用火花間隙測(cè)試電流源的研制D中國(guó)電力科學(xué)，2006789，淺談特高壓線路串聯(lián)補(bǔ)償電容器組與脈沖變壓器變比來(lái)研究不強(qiáng)制擊穿的影響?；∧芰繉?duì)于密封間隙的MOV 裝置J中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(20)：91-9210，河池串補(bǔ)裝置火花間隙系統(tǒng)自觸發(fā)技術(shù)，2009，3(5)高壓球隙開關(guān)的觸發(fā)電路設(shè)計(jì)J微原因分析J11，計(jì)算機(jī)信息，2010 (8)：170-171球隙火花開關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究D華1213技大學(xué)，200