CN104407243A - 一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法，包括直流电源、隔离开关、模拟串补装置和模拟接地线；所述直流电源一端接地，另一端通过所述隔离开关连接模拟串补装置，所述模拟串补装置通过模拟接地线接地。本发明可以提供与实际工况相仿的接线方式和运行方式，并且该试验回路简单、灵活，高效仿真间隙击穿产生的过电压情况，通过试验，可以验证仿真计算结果及施加的限压措施的正确性和有效性，更好地掌握该快速暂态过电压的特性。

Description

一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法

技术领域

本发明属于电力实验技术领域，具体涉及一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法。

背景技术

串联补偿(简称串补)技术是在远距离大容量输电线路上串联电容器器组，有效抵消部分线路感抗，从而有效地提高超特高压输电系统的稳定性，增加线路输送容量。

自2001年开始，我单位自主研发交流输电线路串联补偿成套设备，目前所有设备实现国产化，并具有自主知识产权。

2004年，研制的首套国产220kV串补装置挂网运行，此前投运的国内串补均是进口国外设备。2006年，研制的首套国产500kV串补装置挂网运行。2011年，研制的首套国产1000kV特高压串补装置挂网运行，这是世界上首套特高压串补装置。

在国内串补装置的调试过程中以及后续运行过程中，无论在国产串补还是国外提供的串补装置中，当串补线路发生接地故障使火花间隙击穿瞬间，均出现了平台电流，而且有时会对平台上弱电设备造成损坏或部分绝缘造成击穿等现象。该问题影响了串补装置的可靠运行，且至今未见到国内外其他单位对此进行过研究。

近些年，在我国投入运行的超高压串补装置中，有一部分工程是由国外公司承接的，其中的串补平台结构及设备布置也由国外几家公司设计。在国外公司中，只有ABB、SIEMENS、GE等几家公司能够对串补装置进行集成供货，且均在我国有实际工程投入运行。国内除了中国电力科学研究院及中电普瑞科技有限公司(原隶属于中国电力科学研究院)外，目前还没有其它单位自主设计开发串补成套装置。

在串补装置运行和调试过程中，当火花间隙击穿时，曾出现过平台上低压设备绝缘击穿等现象。此前未见到国外研究单位对此问题进行研究报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法，可以提供与实际工况相仿的接线方式和运行方式，并且该试验回路简单、灵活，高效仿真间隙击穿产生的过电压情况，通过该试验，可以验证仿真计算结果及施加的限压措施的正确性和有效性，更好地掌握该快速暂态过电压的特性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，所述试验系统包括直流电源、隔离开关、模拟串补装置和模拟接地线；所述直流电源一端接地，另一端通过所述隔离开关连接模拟串补装置，所述模拟串补装置通过模拟接地线接地；所述直流电源输出直流电压不小于30kV。

所述模拟串补装置包括模拟串补平台，以及安装在模拟串补平台上的试验回路和测试设备；所述测试设备包括电流传感器、第一分压器和第二分压器。

所述模拟串补平台为钢结构平台，所述钢结构平台由支撑绝缘子支撑实现对地绝缘，采用主梁和次梁的结构，且钢结构平台上铺设钢网。

所述试验回路包括电抗器、高压母线、阻尼电阻、脉冲电容器、低压母线和火花间隙；所述电抗器一端通过高压母线连接阻尼电阻，另一端连接火花间隙的高压端，所述火花间隙的低压端通过连接线连接低压母线，同时该连接线上安装电流传感器，所述火花间隙的低压端通过第一分压器连接到钢结构平台上，所述低压母线的另一端通过连接线连接到脉冲电容器低压端，所述脉冲电容器的高压端连接阻尼电阻；所述模拟接地线与低压母线上连接脉冲电容器的一端相连，模拟接地线的另一端接地。

所述低压母线通过第二分压器和平台等电位连接线分别连接钢结构平台。

所述脉冲电容器的容量不小于0.1uF，其电压不低于30kV；所述电抗器为干式电抗器。

所述火花间隙为触发型火花间隙，触发型火花间隙的自放电电压值不低于30kV，并且可以进行触发放电。

所述电流传感器、第一分压器和第二分压器的响应频率均不低于100MHz；所述电流传感器、第一分压器和第二分压器用于测量试验时产生的暂态电流和暂态电压，各自的输出信号由暂态记录仪或示波器存储后进行分析。

所述直流电源通过隔离开关连接到阻尼电阻和脉冲电容器之间，实现控制直流电源给脉冲电容器充电。

本发明还提供一种通过试验系统进行串补平台快速暂态过电压模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤1：将隔离开关闭合，由直流电源向脉冲电容器充电；

步骤2：当脉冲电容器的电压达到设定值后，断开隔离开关；

步骤3：由电抗器、高压母线、阻尼电阻、脉冲电容器、低压母线、火花间隙形成试验回路，使火花间隙导通放电；

步骤4：通过电流传感器、第一分压器和第二分压器测量被侧试点的暂态电流和暂态电压；

步骤5：改变平台等电位连接线在低压母线上的连接位置，并改变第二分压器的测量位置，获得在火花间隙导通瞬间，平台等电位连接线与钢结构平台之间不同位置的暂态电压差；

步骤6：改变脉冲电容器的电压值，并且重复进行试验，验证试验回路测得的电流和电压的可信度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、试验回路很好地模拟了实际串补装置在线路发生单相接地故障时间隙击穿瞬间的暂态过程；

2、钢结构平台由支撑绝缘子支撑，实现对地绝缘，钢结构平台模拟实际平台布置方式，采用主梁和次梁的结构，并且平台上铺设了钢网；

3、试验回路中简化了实际串补装置中的有关设备，使得试验回路简单灵活，被简化掉的设备包括串补平台上的金属氧化物限压器，以及串补用旁路开关等设备，因为这些设备是否存在不影响该项试验的模拟效果；

4、试验回路中用于测试的电流传感器、第一分压器以及第二分压器需要选择屏蔽效果好且暂态相应好的试验设备；

5、试验方法简单，易于实现和操作，可以根据试验需要，调节施加的试验电压、改变平台等电位连接线的位置，试验效果重复性好，可以很好地验证仿真计算结果的正确性；

6、试验方法实用性强，已经通过实际搭建试验回路进行了试验，对串补平台上的快速暂态过电压的仿真计算结果进行了验证；

7、对于掌握串补平台上的快速暂态过电压特性并且对于串补装置的可靠运行具有重大意义。

附图说明

图1是本发明实施例中串补平台快速暂态过电压模拟试验系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1，本发明提供一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，所述试验系统包括直流电源DC、隔离开关K、模拟串补装置和模拟接地线EL；所述直流电源DC一端接地，另一端通过所述隔离开关K连接模拟串补装置，所述模拟串补装置通过模拟接地线EL接地；所述直流电源DC输出直流电压不小于30kV。

所述模拟串补装置包括模拟串补平台，以及安装在模拟串补平台上的试验回路和测试设备；所述测试设备包括电流传感器CT、第一分压器VD1和第二分压器VD2。

所述模拟串补平台为钢结构平台，所述钢结构平台由支撑绝缘子支撑实现对地绝缘，采用主梁和次梁的结构，且钢结构平台上铺设钢网。

所述试验回路包括电抗器L、高压母线HV、阻尼电阻R、脉冲电容器C、低压母线LV和火花间隙G；所述电抗器L一端通过高压母线HV连接阻尼电阻R，另一端连接火花间隙G的高压端，所述火花间隙G的低压端通过连接线连接低压母线LV，同时该连接线上安装电流传感器CT，所述火花间隙G的低压端通过第一分压器VD1连接到钢结构平台上，所述低压母线LV的另一端通过连接线连接到脉冲电容器C低压端，所述脉冲电容器C的高压端连接阻尼电阻R；所述模拟接地线EL与低压母线LV上连接脉冲电容器C的一端相连，模拟接地线EL的另一端接地。

所述低压母线LV通过第二分压器VD2和平台等电位连接线PL分别连接钢结构平台。

所述脉冲电容器C的容量不小于0.1uF，其电压不低于30kV；所述电抗器L为干式电抗器。

所述火花间隙G为触发型火花间隙，触发型火花间隙的自放电电压值不低于30kV，并且可以进行触发放电。

所述电流传感器CT、第一分压器VD1和第二分压器VD2的响应频率均不低于100MHz；所述电流传感器CT、第一分压器VD1和第二分压器VD2用于测量试验时产生的暂态电流和暂态电压，各自的输出信号由暂态记录仪或示波器存储后进行分析。

所述直流电源DC通过隔离开关K连接到阻尼电阻R和脉冲电容器C之间，实现控制直流电源DC给脉冲电容器C充电。

本发明还提供一种通过试验系统进行串补平台快速暂态过电压模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤1：将隔离开关K闭合，由直流电源DC向脉冲电容器C充电；

步骤2：当脉冲电容器C的电压达到设定值后，断开隔离开关K；

步骤3：由电抗器L、高压母线HV、阻尼电阻R、脉冲电容器C、低压母线LV、火花间隙G形成试验回路，使火花间隙G导通放电；

步骤4：通过电流传感器CT、第一分压器VD1和第二分压器VD2测量被侧试点的暂态电流和暂态电压；

步骤5：改变平台等电位连接线PL在低压母线LV上的连接位置，并改变第二分压器VD2的测量位置，获得在火花间隙G导通瞬间，平台等电位连接线PL与钢结构平台之间不同位置的暂态电压差；

步骤6：改变脉冲电容器C的电压值，并且重复进行试验，验证试验回路测得的电流和电压的可信度。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述试验系统包括直流电源、隔离开关、模拟串补装置和模拟接地线；所述直流电源一端接地，另一端通过所述隔离开关连接模拟串补装置，所述模拟串补装置通过模拟接地线接地；所述直流电源输出直流电压不小于30kV。

2.根据权利要求1所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述模拟串补装置包括模拟串补平台，以及安装在模拟串补平台上的试验回路和测试设备；所述测试设备包括电流传感器、第一分压器和第二分压器。

3.根据权利要求2所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述模拟串补平台为钢结构平台，所述钢结构平台由支撑绝缘子支撑实现对地绝缘，采用主梁和次梁的结构，且钢结构平台上铺设钢网。

4.根据权利要求2所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述试验回路包括电抗器、高压母线、阻尼电阻、脉冲电容器、低压母线和火花间隙；所述电抗器一端通过高压母线连接阻尼电阻，另一端连接火花间隙的高压端，所述火花间隙的低压端通过连接线连接低压母线，同时该连接线上安装电流传感器，所述火花间隙的低压端通过第一分压器连接到钢结构平台上，所述低压母线的另一端通过连接线连接到脉冲电容器低压端，所述脉冲电容器的高压端连接阻尼电阻；所述模拟接地线与低压母线上连接脉冲电容器的一端相连，模拟接地线的另一端接地。

5.根据权利要求4所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述低压母线通过第二分压器和平台等电位连接线分别连接钢结构平台。

6.根据权利要求4所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述脉冲电容器的容量不小于0.1uF，其电压不低于30kV；所述电抗器为干式电抗器。

7.根据权利要求4所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述火花间隙为触发型火花间隙，触发型火花间隙的自放电电压值不低于30kV，并且可以进行触发放电。

8.根据权利要求4所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述电流传感器、第一分压器和第二分压器的响应频率均不低于100MHz；所述电流传感器、第一分压器和第二分压器用于测量试验时产生的暂态电流和暂态电压，各自的输出信号由暂态记录仪或示波器存储后进行分析。

9.根据权利要求1所述的串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，其特征在于：所述直流电源通过隔离开关连接到阻尼电阻和脉冲电容器之间，实现控制直流电源给脉冲电容器充电。

10.一种根据权利要求1-9任一所述的试验系统进行串补平台快速暂态过电压模拟试验方法，其特征在于：所述试验方法包括以下步骤：

步骤1：将隔离开关闭合，由直流电源向脉冲电容器充电；

步骤2：当脉冲电容器的电压达到设定值后，断开隔离开关；

步骤3：由电抗器、高压母线、阻尼电阻、脉冲电容器、低压母线、火花间隙形成试验回路，使火花间隙导通放电；

步骤4：通过电流传感器、第一分压器和第二分压器测量被侧试点的暂态电流和暂态电压；

步骤5：改变平台等电位连接线在低压母线上的连接位置，并改变第二分压器的测量位置，获得在火花间隙导通瞬间，平台等电位连接线与钢结构平台之间不同位置的暂态电压差；

步骤6：改变脉冲电容器的电压值，并且重复进行试验，验证试验回路测得的电流和电压的可信度。