〔摘 要〕 气体绝缘金属关闭开关设备在电力体系得到广泛运用的一同，随同而生的陡波过电压疑问也逐步致使咱们的留心。论述了陡波过电压发作的机理、特性、传达路径及损害性，剖析了陡波过电压的影响要素，提出了避免陡波过电压发作的办法。

〔要害词〕 气体绝缘金属关闭开关设备；阻隔开关；过电压

近20多年来,气体绝缘金属关闭开关设备(GIS)以其占地少、工作牢靠、修补周期长等长处得到了广泛运用。但其阻隔开关由于分合速度慢及灭弧功用差,在分合操作进程中,触头空隙会发作屡次燃熄弧,致使高频震动而构成陡波过电压(VFTO),其上升时刻短至4～20 ns,幅值一般低于3 Pu(额外电压)。国外有研讨标明，当电压等级较低时，VFTO的损害甚小,但在必定条件下,VFTO会致使300 kV以上的高电压，构成GIS内部或外接设备击穿事端，给电力体系带来很大丢失。浙江北仑发电厂500 kV GIS体系就曾因阻隔开关带电操作致使的陡波过电压使GIS盆式绝缘子对金属套管外表放电。

1 陡波过电压发作的机理

以阻隔开关合上一段不带电的GIS回路为例，后者可以近似看作是一个会集电容。当触头间距离逐步缩短，电源侧电压到达必定值时，阻隔开关会发作第1次击穿，这一电弧在受触头运动、GIS内SF6气流灭弧等要素影响下，很简略平息，燃熄弧时刻极短。因而，在发作第2次击穿(重燃)时，电容上的剩下电压即是前一次燃弧霎时间的电源电压。由于阻隔开关的触头是不对称的，故不一样极性电压(因体系电压为沟通电压，不一样极性电压即指X轴上下的电压)下的击穿电压也不一样，第2次击穿前触头间的电压差或许高于第1次，过电压也或许比第1次高。可是跟着触头间距离逐步缩短，击穿电压将越来越低，过电压也随之逐步下降。由于阻隔开关的分合速度太慢(如北仑电厂二期500 kV GIS阻隔开关分合时刻近10 s)，致使这种击穿进程在阻隔开关的一次操作进程中将发作数百次之多，然后发作一连串波头极陡、频度极密的特高频操作陡波过电压。

GIS设备被堵截后，由上述进程终究构成的剩下电荷会留在电容上，并坚持恰当长的时刻。鄙人一次合闸的榜初次击穿时，触头间的电压差一般大于1 Pu，这会使过电压增高。

2 特 性

GIS中所充的SF6气体具有很高的绝缘强度，因而空隙距离比在同电压等级下的空气空隙小得多。当阻隔开关触头发作击穿时，起弧进程非常灵敏，使写入网络的电压波形具有极高的上升(下降)陡度，且上升(下降)时刻仅4～20 ns。这个电压波在距离很短的GIS体系内传递，发作屡次折射与反射，构成富含多个频率的震动波，其间包含3个首要频率：

(1) 1 MHz摆布的底子震动频率，由悉数别系决议，包含GIS及相邻设备，首要由电源侧和负载侧的电感和电容震动构成，其幅值不高，对GIS的绝缘不构成要挟。

(2) 几十兆赫的高频震动，由陡形波在GIS内开展构成，其值取决于阻隔开关触头第1次击穿时刀闸二极间的等效电感和电容值及击穿后体系的电感和电容值，它是VFTO的最首要有些，影响着GIS的绝缘水平。

(3) 更高赫兹的特高频震动，这是由陡形波在GIS内相邻部件间折反射构成的，一般幅值较低。

3 传 播

陡波过电压的传达是一种行波进程。由于波头陡度大，即便在相距很近的2个设备上，过电压也会有显着的不一样，避雷器简直没有维护作用。行波在GIS中传达时，高频电流的极肤效应使电磁波被约束在导体的外外表和外壳的表里表。当行波传到达GIS与架空线路相连处时，电磁波的一有些会沿着套管的载流体传输到架空线上，假设架空线很短，VFTO仍会作用在有关的设备(如变压器)上；而电磁波的另一有些则沿着GIS外壳对地构成的电路传输，使外壳对地电位添加，这种由外壳传输的陡波过电压称为暂态电位升(TEV)。

4 VFTO的影响要素

4.1 剩下电荷电压

VFTO幅值倍数的一个直接影响要素是剩下电荷电压。图1给出了母线侧、电源侧的VFTO与剩下电荷电压的联系曲线，它们近似呈线性联系。剩下电荷电压越高，VFTO越高。当剩下电荷电压为0时，电源侧VFTO幅值为1.3 Pu；当剩下电荷电压为0.8 Pu时，VFTO幅值高达2.7 Pu。

剩下电荷电压与负载侧电容电流巨细、阻隔开关分合闸速度和母线上的走漏有关，其间，电容电流的影响最大。开断前电容电流越大，负载上贮存的电荷越多，走漏越慢，因而剩下电荷电压越高；当它与电源侧电压反极性时，燃弧前触头间的电压差随剩下电荷电压的增高而增大，使得发作的VFTO幅值增高。表1给出了IEC对各种电压等级GIS切合小电容电流的请求。从表中可看出当电压等级大于300 kV时，电容电流从0.25 A增大到0.5A,这会使剩下电荷电压添加，然后使得GIS体系内VFTO的幅值添加,这是300 kV以上电压等级GIS易于发作VFTO而致使毛病的要素之一。

4.2 变压器进口电容

图2给出了变压器不一样进口电容值时的VFTO值。由图可知，VFTO的倍数跟着进口电容的添加而添加。这是由于在阻隔开关燃弧前，变压器的等值电容存储了必定的电荷，触头击穿后电容放电所构成的。变压器进口电容值越大，存储的电荷越多，因而过电压倍数越高，VFTO的幅值就越高。

变压器的进口电容与它的电压等级、容量和构造有关。电压等级越高、变压器额外功率越大，进口电容就越大。表2为不一样电压等级下变压器进口电容的规划，由表可知，变压器进口电容随其电压等级的添加而增大。所以跟着电压等级的增高，变压器进口电容增大，使得VFTO的倍数增大，这也是300 kV以上GIS 易于发作VFTO而致使毛病的另一个首要要素。

4.3 绝缘协作水平

表3给出了不一样电压等级下的绝缘协作规范。

在300 kV以下，体系的雷电冲击绝缘耐受水平高，大于4.0 Pu；关于300 kV以上的GIS，冲击绝缘耐受水平较低，小于3.6 Pu。而300 kV以上GIS的VFTO幅值倍数又相对较高，所以在必定条件下VFTO会致使300 kV以上GIS设备事端。

别的，GIS的安置、内部构造、接线办法及外接设备对VFTO也有影响，而阻隔开关的分合闸功用对VFTO的高频振动频率也有影响。

5 陡波过电压的损害性

变压器遭到VFTO的影响最大。在遭到陡波过电压作用时，会有2种影响：一是在阻隔开关触头击穿霎时间发作的陡波传到达变压器时，在变压器端部加上了一个陡波波头，对与GIS体系距离比照近的变压器，其陡波上升时刻或许只需几十毫微秒，远远低于雷电冲击实验时的波头上升时刻(约0.5 祍)，然后在变压器绕组上发作极不均匀的匝间电压散布。对与GIS相距较远的变压器，传递到的陡波波头趋于陡峭，与雷电冲击波附近。二是高频震动波或许在变压器内部构成极高的谐振过电压，这一点对与GIS体系相连的变压器都有一样的损害。上述2种影响会致使变压器绝缘的损坏，然后致使变压器事端的发作。

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