高等院校電力系統(tǒng)及自動化第三十屆學(xué)術(shù)會議集

1、串聯(lián)補償用火花間隙觸發(fā)裝置的設(shè)計與實驗研究，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)電容器補償系統(tǒng)無功以提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定水平和改善無功平衡，串聯(lián)電容器在系統(tǒng)過電壓下的保護(hù)對其安全可靠運行。本文通過對串聯(lián)補償?shù)谋Ｗo(hù)設(shè)備-火花間隙的分析，以仿真與實驗測試相結(jié)合的方式，對火花間隙及觸發(fā)裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。最后分析發(fā)現(xiàn)改變點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%，因此線路故障時主間隙要經(jīng)過強制觸發(fā)才能放電擊穿。1 引言我國確定了“聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供”的聯(lián)網(wǎng)方針，遠(yuǎn)距離、大容量輸電是我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢1,2。在大范圍遠(yuǎn)距離輸電系統(tǒng)中將產(chǎn)生和消耗大量無功功率，無功功率的不平衡則會造成輸電電壓的不穩(wěn)定，對輸電線路受端的供配產(chǎn)生較大影響3。串聯(lián)補償技術(shù)是柔流

5、輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmis-System，簡稱FACTS)的重要組成部分，采用串聯(lián)補償技術(shù)可以有效地補償線路感抗，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)補償裝置主要包括電容器組、金屬氧化物限壓器（Metal Oxide Varistors ，簡稱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 過熱損壞，同時保護(hù)電容器組免受電壓過大的損害?；鸹ㄩg隙一般采用強制電壓閃絡(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電場下，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。對強制擊穿有正面影響。4 結(jié)論通過仿真分析確定待測設(shè)備的參數(shù)，然后分析放電原理，設(shè)計了多組對照試驗，整理和分析實驗數(shù)據(jù)，驗證了不同實驗變量對實驗結(jié)果的影響的程度，并逐漸調(diào)進(jìn)實驗，以達(dá)到預(yù)期的實驗要求?；鸹ㄈ炞C試驗實質(zhì)上是改變點火電弧形狀的驗證實驗，驗證了長度不同、與球電極所呈角度不同的電弧對強制擊穿電壓的影響。試驗得出，電弧長度越長，與球電極切面越平齊，越容易觸發(fā)擊穿。極性效應(yīng)對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.火花塞實驗擊穿電壓與間隙大小的關(guān)系曲線3.2 極性影響實驗在該研究實驗中，分別在交流高壓正半波和交流高壓負(fù)半波觸發(fā)，驗證極性效應(yīng)對強制擊穿電壓的影響。時點火應(yīng)。段來消除單側(cè)電極放電時產(chǎn)生的極性效脈沖變壓器影響實驗實質(zhì)上是改變點火電弧能量的實驗。實驗可以得出，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，對于脈沖變壓器的設(shè)計有待改善。參考文獻(xiàn)圖 5. 極性影響實驗擊穿電壓與間隙大小的關(guān)系曲線12. 特高壓電網(wǎng)M.：中國經(jīng)濟(jì)，2005.，中國特高壓電網(wǎng)的發(fā)展論述J中國電由數(shù)據(jù)曲線可以看出，陰極觸發(fā)強制擊穿電壓

8、值比陽極觸發(fā)時要小，即陰極易觸發(fā)，與理論相符?？蓹C工程學(xué)報，2009，29(22)：1-7.雷, D.Povh. 串聯(lián)補償技術(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)補償過電壓研究D華南理工大學(xué)，2010串聯(lián)補償技術(shù)在我國的應(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點火來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 脈沖變壓器影響實驗實驗所用的銅球電極自然耐壓值基本上變化不大，而強制擊穿電壓在不同的實驗條件下差距較明顯，其中主要原因是觸發(fā)電路產(chǎn)生的電弧不同，通過改變6，可控串補(TCSC)的分析與研究J中國高新技術(shù)企業(yè)，2011(2)：68-69.串聯(lián)補償技術(shù)應(yīng)用淺析J機械管理開發(fā)，2005，5高飛串補用火花間隙測試電流源的研制D中國電力科學(xué)，2006789，淺談特高壓線路串聯(lián)補償電容器組與脈沖變壓器變比來研究不強制擊穿的影響。弧能量對于密封間隙的MOV 裝置J中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(20)：91-9210，河池串補裝置火花間隙系統(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J微原因分析J11，計算機信息，2010 (8)：170-171球隙火花開關(guān)的實驗研究D華1213技大學(xué)，200