关于220kV福剑线串补C相短路试验间隙自触发的讨论

关于220kV福剑线串补C相短路试验间隙自触发的讨论

吕维江 ,杜海燕

云南电网有限责任公司怒江供电局，云南怒江673100

摘要：本文概述了在开展220kV福剑线串补C相人工接地短路试验时，间隙保护自触发，通过动作过程分析，综合考虑设备造价等因素，给出了220kV福贡串补过电压保护措施，并通过仿真计算，校核了MOV的容量及保护定值。

关键词：固定串补；过电压；MOV；仿真

前言

通过在福贡-剑川、福贡-兰坪220kV线路安装串补，使福贡-剑川(兰坪)、兰坪(福贡)-剑川断面受阻由最大540MW减少至150MW左右，可以提高怒江北部断面送电能力，有效解决北部盈余电力送出结构性受阻问题。

当福贡～剑川、福贡～兰坪 220kV送出系统及邻近系统发生短路故障时，为了限制串补两侧的过电压，并使其能尽快恢复正常运行，应采用适当的过电压保护及策略，以便将过电压保护水平和MOV能耗都控制在一个合理的水平。

1、动作过程分析

福剑线串补C相进行了人工接地短路试验。两套串补保护动作报文如表1：

表1 两套串补保护动作报文表

通过波形分析，-23ms~26ms：C相线路出现故障电流，峰值最大电流3188A，26ms线路开关切除故障电流。线路接地故障期间，MOV无明显电流流过，串补保护内部计算得到MOV两端最大电压峰值100kV，根据MOV的设计伏安特性可知，该残压对应的MOV电流仅为毫安级别，测量系统无显示电流为正常现象。

0ms：保护收到线路保护跳闸信号，线路联跳串补旁路动作；

6ms：C相间隙开始出现放电电流；

31ms：串补火花间隙自触发保护动作，三相旁路；

1038ms：间隙保护将串补重投成功。

双套串补保护动作行为一致，保护动作符合设计逻辑，串补保护动作正确，C相火花间隙在未收到触发命令时出现自放电。

间隙触发装置无异常报文，未受干扰误发触发信号。

2、C相间隙自触发原因分析及检查

福剑线串补C相间隙自触发时，对应的电容器电压和间隙电流的波形如下图所示。间隙自放电时，间隙两端的电压峰值为85kV，低于设定的间隙自放电电压133.3kV。该电容器电压波形曲线为串补保护内部根据电容器电流实时计算得到，将录波波形放入PSCAD中进行仿真分析，所计算电压波形与该曲线一致。

图1

2.1 福剑线串补火花间隙整定原则

福剑线串补的相关参数如表2所示。

表2 福剑线串补的相关参数表

福剑线串补采用单级火花间隙，考虑主电极套管电容和中间电极套管电容后的间隙原理图如图2所示。

图2

其中，福剑线串补C相间隙的相关电容值为：

C1=3093pF；C2=3132pF；C4=612pF.

C2//C4=3744pF

计算得到实际分压比：=0.4524Uc，UL=0.5476Uc。该分压比与现场电压实测分压比吻合。

根据上述分压比数据及火花间隙自放电电压，密封间隙整定的自放电电压为：133.3*0.5476=72.99kVp。

参考上述分压比及间隙距离调节精度，主间隙整定电压为：

主间隙M13的自放电电压为：121.23*0.7=84.86kVp

主间隙M23的自放电电压为：121.23*0.75=90.92kVp

考虑1500m海拔修正后，M13的间距为35mm，M23的间距为36mm。

2.2 福剑线串补C相火花间隙检查

短路试验后对福剑线串补C相火花间隙进行复测，复测结果如下：

（1）均压电容：C1=3093pF，C2=3132pF，C4=612pF；

（2）均压电容绝缘电阻：C1 84.2MΩ，C2 84.5MΩ (均压电容内部与电容并联85MΩ均压电阻)；

（3）中间电极套管绝缘电阻：中间电极主绝缘67.7GΩ，末屏绝缘8GΩ；

（4）密封间隙三次自放电电压测试值：72.66kVp，72.2kVp，73.67kVp；

（5）密封间隙强制触发电压测试值：46kVp、53kVp；

（6）主间隙距离检查：主间隙M13和M23的间距未发生变化；

（7）主间隙自放电电压(M13、M23并联)：85kVp。

上述复测数据与投运前测试数据基本一致。

2.3 原因分析

根据检查及复测结果，福剑线C相串补火花间隙的主间隙、均压电容、密封间隙等一次设备无异常，二次控制保护动作正常无误触发。

从本次接地短路试验时保护的录波波形可知，C相间隙自放电瞬间间隙两端电压峰值为85kVp，在之前半波的电压峰值为100kVp，根据上述分压比计算得到密封间隙上的电压为85*0.5476=46.55kVp，远小于密封间隙设定的自放电电压72.99kVp。根据以往经验，密封间隙为密闭结构，受外部环境影响很小，自放电电压稳定，本次间隙自放电基本可以排除由于密封间隙自放电导致的可能性。

在85kV下，主间隙M13和M23的分压分别为38.45kVp和46.55kVp，远小于其设定的自放电电压水平，在正常情况下，主间隙是不可能导通的。但是根据以往工程经验和相关研究文献显示，主间隙放电特性受外部温度、湿度、气压、电极表面光滑度以及电极表面的清洁度影响较大，尤其220kV串补主间隙距离较短，主间隙的放电特性更容易受以上综合因素影响。

3 结论

本次福剑线C相串补主间隙自放电受外部环境、电极表面光滑度和清洁度等综合因素影响的可能性较大。

参考文献

【1】安德森PM，法墨RG．电力系统串联补偿[M]．周孝信．等译．北京：中国电力出版社，2008.

【2】曾玉．汪建．500 kV河池串补站控制保护系统的设计与实现[J]．继电器，2005，33(10)：75—78．

【3】刘长浥. 电力系统串联补偿[M]. 中国电科院，北京：中国电力出版社. 2008.