特高壓GIS 中隔離開關(guān)的電場參數(shù)與操作實(shí)驗(yàn)

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近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步，尤其是工業(yè)文明對社會(huì)發(fā)展的促進(jìn)作用越來越明顯，高壓輸送電得到了全社會(huì)的普遍關(guān)注。而在特高壓GIS（氣體絕緣變電站）中，隔離開關(guān)的動(dòng)靜觸頭對于開關(guān)的開斷位置和靜電極的懸浮狀態(tài)會(huì)產(chǎn)生直接影響[1]。即便是在其他電工設(shè)備的電場中也可能遭遇同類問題——特高壓電容式套管與電容分壓器之間的電場故障、 合成絕緣子的電場分布以及復(fù)雜截面結(jié)構(gòu)的阻抗計(jì)算等?？梢?，在特高壓電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵設(shè)備中，GIS（氣體絕緣變電站）是重要的組成部分，其中的隔離開關(guān)是氣體絕緣變電站中的關(guān)鍵部件[2]。

1 特高壓GIS 中隔離開關(guān)的電場參數(shù)計(jì)算與分析

對特高壓GIS 來說，網(wǎng)格的大小和部件的尺寸多少、幾何形狀的規(guī)格等，與隔離開關(guān)的氣室結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜性直接相關(guān)。因此，對其電場參數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)會(huì)遭遇一定的困難。比如，結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性會(huì)阻礙劃分網(wǎng)格，通過直接剖分的方式可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)格質(zhì)量出現(xiàn)偏差。從這個(gè)角度講，需要借助設(shè)定的網(wǎng)格劃分控制工具對不規(guī)則結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖分。這樣做的目的不只在于控制網(wǎng)格劃分的方式和形狀，還與計(jì)算數(shù)據(jù)的分布特征相適應(yīng)。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，需要打開隔離開關(guān)室中的接地開關(guān)，然后對隔離開關(guān)閉合與打開時(shí)的電場情況進(jìn)行計(jì)算。若隔離開關(guān)處于閉合狀態(tài)，隔離開關(guān)與接地開關(guān)的靜觸頭加電壓1 100kV，采用金屬外殼接地的方式，使電壓為零；若隔離開關(guān)處于打開狀態(tài)，隔離開關(guān)的動(dòng)觸頭與接地開關(guān)的靜觸頭上，要加電壓1 100kV，此時(shí)，隔離開關(guān)靜觸頭與接地開關(guān)動(dòng)觸頭加電壓為零，同樣使金屬外殼接地。在此類操作過程中，如果接地開關(guān)的靜觸頭較大（即直徑增大），則電場的分布較為均勻，尤其在觸頭的邊倒角部分，電場的分布更加密集，電場強(qiáng)度大。

此外，在操作過程中，由于沿面閃絡(luò)場強(qiáng)與擊穿場強(qiáng)度相比較小，所以，需要對盆子表面這一隔離開關(guān)室中絕緣的薄弱環(huán)節(jié)加以重點(diǎn)關(guān)注[3]。比如，要對盆式絕緣子上的電場分布進(jìn)行仔細(xì)全面的分析和計(jì)算。尤其是靠近盆子端部的電場部分，因其強(qiáng)度較大，所以對盆子端部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要格外精細(xì)。當(dāng)然，當(dāng)隔離開關(guān)處于閉合狀態(tài)時(shí)，殼體表面電場強(qiáng)度的最大值和斷開狀態(tài)時(shí)的電場強(qiáng)度并不存在較大差別。此外，需要引起特別注意的是，特高壓GIS 的氣室內(nèi)部電場強(qiáng)度最大值會(huì)出現(xiàn)在接地開關(guān)靜觸頭表面上，而在靜電極兩邊圓倒角部分，其場強(qiáng)也處于高位。因此，要對特高壓GIS 隔離開關(guān)氣室內(nèi)部的接地開關(guān)靜觸頭表面的電場強(qiáng)度予以重點(diǎn)關(guān)注，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮改變靜觸頭的結(jié)構(gòu)和大小，目的在于有效提高耐壓能力，降低表面場強(qiáng)。

2 特高壓GIS 中隔離開關(guān)的操作實(shí)驗(yàn)及其需要注意的問題

在特高壓GIS 隔離開關(guān)的電場試驗(yàn)示范工程中，全部GIS隔離開關(guān)都要完成帶電操作實(shí)驗(yàn)，以保證設(shè)備在試驗(yàn)過程中不出現(xiàn)異常情況。但是，由于多種因素的影響，在實(shí)驗(yàn)過程中還是會(huì)出現(xiàn)一些問題和困難，需要采取有效措施加以處理。比如，SF6體積密度在線監(jiān)測系統(tǒng)可能存在誤報(bào)警的情況，這種情況可能出現(xiàn)在氣室中，通過高壓報(bào)警的形式呈現(xiàn)，為此，需要在現(xiàn)場斷開報(bào)警氣室對應(yīng)的傳感器電源，然后再對其進(jìn)行供電，以使監(jiān)測系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)； 或者直接從主控室斷開監(jiān)測系統(tǒng)電源之后，再采取供電。在分析之后發(fā)現(xiàn)，這種誤報(bào)警產(chǎn)生的原因在于GIS 隔離開關(guān)帶電操作會(huì)產(chǎn)生較高TEV 的干擾，以至系統(tǒng)產(chǎn)生了誤報(bào)情況。處理辦法為：將TEV 和特高壓GIS 殼體直接相連，然后使監(jiān)測系統(tǒng)的壓力傳感器在較強(qiáng)電磁干擾下，借助電纜傳遞至監(jiān)測系統(tǒng)的剩余部分。

3 結(jié)束語

除了文中所述的操作實(shí)驗(yàn)需要注意外，在特高壓GIS 隔離開關(guān)操作時(shí)，觸頭間隙可能會(huì)發(fā)生多次擊穿重燃情況，從而導(dǎo)致快速暫態(tài)過電壓（VFTO）的出現(xiàn)。所以，需要對特高壓GIS 中隔離開關(guān)的電場參數(shù)進(jìn)行精確的計(jì)算和研究，并以此為基礎(chǔ)，借助電磁能量的方法，計(jì)算出電場與電場能量密度，這對不同形狀、不規(guī)則的電容計(jì)算有明顯的幫助。

[1]徐建源，司秉娥，林莘，路潞.特高壓GIS 中隔離開關(guān)的電場及參數(shù)計(jì)算[J].高電壓技術(shù)，2008（7）：1324-1329.

[2]Barbara Florko wsk，Andrzej Jackowicz- Korczynski，Mieczyslaw Timler.Analysis of electric field distribution around the high- voltage overhead transmission lines with an ADSS fiberoptic cable [J].IEEE Transactions on Power Delivery，2004 （3）：1183-1188.

[3]徐建源等.基于虛擬介電常數(shù)法的特高壓GIS 中隔離開關(guān)電場參數(shù)計(jì)算[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2008（5）：37-42.