特高压交直流输电
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7.4 VFTO的影响因素

VFTO的幅值及频率取决于多种因素,它不仅与开关的动作特性、电场分布和动态绝缘过程有关,而且与GIS的结构特点、尺寸和设备参数均有关。

7.4.1 负荷侧残余电压对VFTO过电压幅值的影响

负荷侧的残余电压大小对VFTO的幅值有直接影响,VFTO的幅值与残余电压值基本呈线性关系,残压越大,产生的VFTO最大值就越大,图7-8所示为在不同残压下系统电压为+1.0p.u.时发生重燃产生的VFTO最大值。

图7-8 残余电压与VFTO幅值的关系

残余电荷电压与负载侧电容电流大小、隔离开关分合闸速度、开关重燃时刻以及母线上的电荷泄漏密切相关。若负荷侧泄漏电阻很大,就可以保持较高的残余电压在数小时至数天内不变,产生较大的VFTO。

7.4.2 变压器入口电容对VFTO的影响

变压器的入口电容与VFTO幅值密切相关。由于入口电容上的电压不能突变,传播至入口处的波前只能随着电容逐渐充电而逐渐上升。故随着变压器入口电容值的增大,变压器入口处的VFTO的幅值逐渐降低,同时波前被拉平,波前陡度减小。相反的,GIS站内的VFTO的幅值会随着变压器入口电容的增加而升高。而变压器的入口电容与它的电压等级、容量和结构等因素有关,电压等级越高、变压器额定功率越大,入口电容就越大。

图7-9 主变入口电容与VFTO幅值

7.4.3 弧道电阻对VFTO过电压幅值的影响

GIS隔离开关重燃时,其弧道电阻为一时变参数,由一恒定分量和一时变分量组成,如式(7-2)所示。

式中,RS=0.5Ω, R0=1012Ω, T=1ns。

电弧起始时,弧道电阻较大,但是随着电弧电流的增大,其衰减分量迅速衰减,弧道电阻逐渐变小,最后趋于稳定的恒定分量值,分析中常简化为一个阻值很小的固定电阻,约为2Ω。弧道电阻对VFTO有阻尼作用,起一定的抑制效果,如图7-10所示,但由于弧道电阻很小,其限制作用并不明显,隔离开关加装并联电阻实际就相当于增大弧道电阻以减小VFTO。显然,在隔离开关中加装并联电阻,只要并联电阻在数十至数百欧姆的范围,就可以起到显著削弱VFTO的作用,对控制VFTO具有明显的效果。

图7-10 弧道电阻与VFTO幅值

7.4.4 氧化锌避雷器对VFTO的影响

氧化锌避雷器对VFTO几乎没有保护作用,反而会使计数器因VFTO产生频繁的误动作。氧化锌避雷器在VFTO作用下可等值为一个非线性阀片电阻和一个约20pF的对地杂散电容并联,一般情况避雷器上的VFTO过电压幅值并不大,故避雷器阀片电阻中不可能有过大的电流使避雷器动作。但在波前时间纳秒级的VFTO作用下,避雷器对地杂散电容中会长时间流过一连串几安甚至高达几十安培的高频陡波电流,从而引起避雷器计数器误动作。