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(VeryFastFrontOvervoltage简称VFFO),也有些文献称这种过电压为特快速暂态过电压(VeryFastTransientsOvervoltage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(VeryFastTransients)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,打开DT即可。
需要说明的是,在隔离开关开断时,随着隔离开关触头距离的增加,击穿电压也在不断上升,所以最后阶段重燃的过电压是最高的(参见图1)。其极限情况是最后一次重燃前负荷侧母线残留电压为相电压峰值,而最后一次重燃又正好发生在电源侧电压反极性峰值处,但这种概率是不大的。而标准规定的关合试验条件考虑的即为这一苛刻状况,也就是说在方式1中,合闸产生的过电压相对来说比较稳定,这是由于负载侧预充了直流电压。而分闸过电压随机性比较强,合闸过电压比分闸过电压要高。
IEC61259对此项试验规定了三种试验方式,但若对三种试验方式都进行试验是非常困难的(具体要求参见文献[5,6]。由于只有试验方式1是强制性的,因此只对方式1进行了试验。
此次500kVGIS隔离开关共进行了200次关合试验和100次开断试验,取得了大量的数据。其中测得的最大过电压出现在合闸负荷侧,为1189kV(2.4p.u.)。