防止500kV串补系统火花间隙误触发的对策研究

防止500kV串补系统火花间隙误触发的对策研究

梁兴海张杰余良恒黄洋洋

（超高压输电公司百色局广西百色533000）

摘要：串联补偿系统火花间隙自触发引起的串补旁路会对电网的安全性和稳定性造成影响。曾经，同时出现由三个串联补偿系统火花间隙自触发引起的三相旁路的事件就是由一条线路故障造成的，严重影响了正常的电力输送。本文不仅对多个串联补偿系统火花间隙自触发问题进行了研究与分析，并得出了一定的研究成果，而且还提出了具有针对性的改进措施，为串联补偿系统提供了安全、可靠的运行环境。

关键词：串联补偿系统；火花间隙；自触发；三相旁路

0引言

自500kV串联补偿系统得到推广及应用以来，不管是国内还是国外，由火花间隙自触发导致的串补旁路事件频频出现，同时还有多个串联补偿系统同时出现火花间隙自触发的事件也偶有发生[1-3]。如500kVA线在2009年4月10日发生了线路故障，故障期间A-Ⅰ线和A-Ⅱ线发生了火花间隙自触发，引起了串补三相旁路的事件，给电力系统的运转造成了极大的干扰，因此务必解决火花间隙自触发的问题[4]。

1案例分析

1.1故障简况

500kVA线在2009年4月10日18时29分发生了C相位故障，后重于BC相间接地故障，重合不成功。故障期间，500kVA-Ⅰ线串补B相和C相均引发了火花间隙自触发的事件，500kVA-Ⅱ线串偿B相引发了火花间隙自触发的事件，其中500kVA-Ⅰ线、500kVA-Ⅱ线为500kVA线的同一站点出线，500kVA-Ⅰ线串补、500kVA-Ⅱ线串补分布在线路的末端。。

500kVA-Ⅰ线和500kVA-Ⅱ线在故障期间串补B相和C相时给其电容器组两端电压带来的变化分别由图1、图2表示，在此期间，各串补电容器两端时引发的线路电流和电压的最大值由表1可知。

图1B、C相电容器组两端基于A-Ⅰ线串补时的电压波形

Fig.1VoltagewaveformsoftheBandCphasecapacitorbanksbasedonA-Ilineseriescompensation

表1故障期间串补最大的电压

Table1Seriesofmaximumvoltage

1.2仿真及测试分析

1、设备参数

500kVA-Ⅰ、Ⅱ线串补装置核心参数由表2可知。

表2串补装置参数

Table2Seriescompensationdeviceparameters

2、仿真计算

500kVA-Ⅰ、Ⅱ线固定串补的MOV电流定值、吸收能量定值以及电容器组的自触发电压分别为10kA、24MJ和209kV，这是相关设计文件规定的。

在进行仿真计算前需要完成以下两个条件：第一，令火花间隙处于正常的运行阶段，此时AⅠ和Ⅱ串补间隙自放电电压设置为209kV；第二，在两条线路故障时的电流波形的基础上，将火花间隙的距离调整为故障是的间距。

3、结果分析

（1）假设209kV为A-Ⅰ和Ⅱ串补火间隙自触发时的电压，那么其对应的仿真结果由表3可知。

图2B、C相电容器组两端基于A-Ⅱ线串补时的电压波形

Fig.2VoltagewaveformsoftheBandCphasecapacitorbanksbasedonA-IIlineseriescompensation

表3仿真计算结果

Table3Simulationcalculationresults

（2）在线路故障时，基于串补作用下的电压和电流波形对两条线路的自触发电压整定值进行调整，使最终结果与串补自触发旁路时的结果相同。此外分别对两条线路的B、C相电压值进行设定：首先将124kV作为A-Ⅰ线串补时的B相自触发电压，157kV作为C相自触发电压；继而将151kV作为A-Ⅱ线串补时的B相自触发电压，179kV作为C相自触发电压。

当完成上述对两条线路B、C相自触发电压的设定后，对两条线路进行仿真实验，其仿真结果和波形图分别由表4、图3、图4可知。

图3B、C相电容器在A-Ⅱ串补下的电压波形

Fig.3VoltagewaveformofBandCphasecapacitorsunderA-IIseriescompensation

表4仿真计算结果

Table4Simulationcalculationresults

图4B、C相电容器在A-Ⅰ线下的电压波形

Fig.4B,CphasecapacitorvoltagewaveformundertheA-Iline

2防误触发措施

2.1调整火花间隙的闪络间隙自触发电压定值

综上所述，由于闪络间隙产生自发放电时其会存在加大的离散性，若依照该值进行设定，那么火花间隙自触发事件将会频繁发生。因此，本文为了将A-Ⅰ线和A-Ⅱ线串补火花间隙自触发发生的概率降到最低，将其对应的整定值调整至合适的水平，也就是提高间隙之间的距离。假如整定值会引起触发间隙产生自触发的行为，那么火花间隙也会产生这样的行径，如此，火花间隙自触发保护功能将不再是摆设，此功能将会落到实处。只有这样，才能有效抑制两条线路火花间隙自触发的事件的概率。

2.2改善串补系统的设计

在选择串补装置额定电流时，虽然会涉及到热稳定电流和界面这两个参数，但是线路阻抗基本上受导线分裂间距的影响，导线截面是不会对电抗造成太大的影响的，当系统出现短路故障时，系统容量只会与途经串补的短路电流存在联系，并不会受到串补额定电流的影响，故可以说明容抗几乎能等同于途经串补的短路电流，这与串补电压十分相像，假如串补电压火花间隙自触发电压较小，那么就容易引起火花间隙自触发的事件。故设计串补装置时，可将电压值调整为始终不被触发的状态，如此才能有效阻止或降低火花间隙自触发发生的几率。

3结论

本文首先对通过案例分析对500kVA-Ⅰ线和500kVA-Ⅱ线分别在不同故障阶段串补B、C相电容器组，给机组两端电压造成的影响进行了描述，并通过图表的形式进一步描述了其影响的趋势；其次，通过仿真实验对火花间隙自触发进行了测试，并得出了相关的影响因子和对应的参数；最后在仿真实验的基础上提出了两点建议：第一，对串补系统的设计进行改进；第二，对火花间隙的闪络间隙自触发电压定值进行了设定。

参考文献

[1]孙健,阳少军,周启文,等.500kV串补火花间隙设计与试验验证[J].南方电网技术,2014,8(1):33-37.

[2]蔡汉生史丹胡玉峰，等.河池串补装置火花间隙系统自触发原因分析[J].南方电网技术,2009,3(5):77-80.

[3]王俊平,王雅楠.伊冯串补装置典型故障原因分析及处理措施[J].电力电容器与无功补偿,2016,37(04):31-36.

[4]李振动,刁彦平,宋巍,等.串联补偿控保系统的火花间隙触发装置和系统:,CN205335623U[P].2016.