[发明专利]一种500kV串补系统火花间隙的自触发电压整定方法

说明书

技术领域

本发明是一种500kV串补系统火花间隙的自触发电压整定方法，是减少串补系统运行过程中火花间隙误自触发的良好措施。应用此方法能有效解决由闪络间隙石墨电极上积污、水珠、毛刺等引起的自触发电压下降问题。属于500kV串补系统保护策略的创新技术。

背景技术

在超高压输电线路上装设串联补偿电容设备，串联电容补偿了线路电抗，缩短了线路电气距离，改善输电系统的暂态稳定性，提高输电容量。对于南方电网，为提高西电东送能力，改善现有500kV输电线路存在的暂态稳定问题，已在天平双线平果侧、山河线河池侧、马百线、罗百双线百色侧、桂山线桂林侧、玉茂双回线玉林侧、柳贺双回线贺州侧、砚崇线砚山侧、墨红双回线红河侧装设串补设备。

以西门子公司制造的河池串补装置火花间隙（型号：XLSK-20PL）为例（平果串补装置的火花间隙结构和原理与河池串补相同），其构成如图1所示。

该系统由下列主要部件构成：

（1）自触发型主间隙2台，G1和G2；

（2）触发放电型密封间隙2台，TRIG1和TRIG2；

（3）限流电阻器2只，R1和R2

（4）脉冲变压器2个，T1和T3；

（5）高绝缘脉冲变压器2 台，T2 和T4；

（6）均压电容器4只，C1、C2、C3 和C4。

在串补装置以额定值正常运行中，两个串联连接的主间隙（G1、G2）各承担串补电容器组额定电压的1/2。在输电线路出现接地故障时，由于限压器（MOV）的作用，假设使电容器组的电压最高上升到2.30p.u.，因此两个主间隙（G1 和G2）在动作前承担的电压约分别为1.15p.u.。主间隙内部由闪络间隙和续流间隙构成，其中闪络间隙是主间隙中放电起始间隙，间隙距离将根据其自触发电压进行调整，以保证在没有外部触发的情况下间隙在最大可能经受的过电压下不会发生自触发放电。

当输电线路出现接地故障时，由限压器（MOV）将电容器组的过电压限制在2.30p.u.（1p.u.为电容器的额定电压峰值）。在未接收到触发命令前，两个串联的主间隙各承担1.15p.u.。当火花间隙的触发控制系统接收到触发命令时，将同时向脉冲变压器T1和T2的一次绕组发出点火脉冲，经升压后使触发间隙TRIG1的两个球面电极上的火花塞对球面放电，放电产生的小火花将迅速促使触发间隙TRIG1击穿。TRIG1击穿后，均压电容器C1将通过脉冲变压器T3和T4的一次绕组以及限流电阻R1放电，在脉冲变压器T3和T4的二次绕组产生的高压脉冲将使触发间隙TRIG2的两个球面电极上的火花塞对球面放电，放电产生的小火花将进一步迅速促使触发间隙TRIG2击穿，并使均压电容器C2通过限流电阻R2放电。当均压电容器C1和C2的电压迅速降低时，主间隙G2上的电压也将迅速升高到自触发水平并被击穿放电。主间隙G2击穿后，主间隙G1上的电压也将迅速升高到自触发水平并被击穿放电。至此，两个串联连接的主间隙全部放电，使串补电容器组经阻尼电抗装置旁路。

主间隙的内部结构和工作原理如图2所示。其中，5，6为接线端子，电弧通道1为闪络间隙，其左电极为电极A，右电极为电极B；电弧通道4为续流间隙，其上电极为电极D，右电极为电极C。当出现工频过电压后，首先这个过电压是由两个主间隙共同承担的，每个主间隙约承受全部过电压的一半，而闪络间隙的自触发电压被整定在高于1/2过电压保护水平的10%左右，因此主间隙不会自触发放电。当需要主间隙放电时，触发回路发出触发信号导通触发间隙，将使其并联的主间隙的电压迅速降低，从而迅速抬高另一个主间隙的电压，并使该主间隙自触发。根据前文对整个间隙系统工作原理的描述，一个闪络间隙放电后，另一个主间隙也将迅速自触发放电。