一起500kV串补线路瞬时性故障时串补间隙自触发现象的分析.docVIP

一起500kV串补线路瞬时性故障时串补间隙自触发现象的分析 　　摘 要：文章对某500kV串补线路在一次线路瞬时性故障时，间隙发生自触发现象进行了分析，并对间隙触发系统及触发原理进行了介绍，同时对可能导致间隙自触发产生的原因进行了检查分析，并提出了现场对间隙设备的维护建议。 　　关键词：串补设备；瞬时性接地故障；间隙系统；间隙自触发 　　引言 　　500kV超高压输电线路串联补偿设备中的火花放电间隙（GAP）是重要的过电压保护设备，串补设备运行中，其作为金属氧化物避雷器（MOV）的主保护和电容器组的后备保护，在线路故障或不正常运行情况下，由串补本体保护动作发送触发信号使之触发，间隙在收到触发信号后，会迅速击穿，用以将电容器和金属氧化物避雷器MOV旁路，以避免金属氧化物避雷器MOV在超过极限热容量而损坏。正常情况下，间隙为强制触发间隙，即由串补本体保护动作发送触发命令来强制触发导通。而间隙自触发是指当间隙两端的电压达到一定的电压水平时，在未接收到串补本体保护发送的触发命令时，火花间隙的电极将过压击穿，形成放电回路从而导通的现象，是火花间隙本身的物理特性。间隙为串补电容器组和MOV的过压保护，是防止串补电容器组和MOV过压损坏的本体保护功能，间隙自触发的动作不依赖于控制保护逻辑和故障点范围。而根据间隙自触发会将导致串补旁路并重投，且当过电压未达到间隙的自触发保护水平时，间隙不应该发生自触发现象。文中对某500kV串补线路在一次线路瞬时性故障时，间隙发生自触发现象进行了分析，并针对自触发原因提出了维护建议。 　　1 故障概述 　　某年8月14日17时02分，500kV河某站500kV某河II线（带固定串联补偿设备，单套装置的容量为476MVar，额定容抗为27.5ohm/相，补偿度为31%）B相发生瞬时接地故障，线路保护正确动作，线路重投成功，故障点距本侧186.9km，最大故障电流为2340A。故障时刻，同时某河II线线路联动串补保护动作、间隙自触发保护动作将串补旁路，重投延时后串补重投成功。 　　2 串补保护录波波形分析 　　故障发生后，现场调取串补保护波形发现，故障后2ms电容器组两端的电压最高为167kV（远小于间隙的自触发保护水平），电容器电压波形如图1所示。 　　图1 串联电容器组电压波形图 　　而此时间隙导通，且间隙的最大电流达34.9kA，间隙电流如图2所示。 　　同时从串补录波波形开关量信息可知，串补本体保护在线路故障后，19ms收到线路联动串补保护并发送间隙触发命令，但此时电容器电压为0，因此串补本体保护未发送触发间隙命令。间隙导通后，串补本体保护检测到间隙电流，21ms自触发保护动作发三相旁路命令，串补本体保护的MOV保护功能均没有动作。 　　间隙自触发定值是通过调整火花间隙一次设备中与分压电容串联的密封空气间隙中的间隙距离来实现的，现场间隙自触发保护水平一般设置为电容器组过压保护水平的1.05至1.1倍之间，目前该串补的电容器保护水平为2.3p.u（222kV），因此间隙自触发的过电压水平为230kV-245kV，从故障情况并结合线路保护中的录波文件分析可知，线路的故障电流较小，电容过电压水平远小于设置保护定值，此时间隙不应该发生自触发现象。又从间隙的电流波形分析可知，串补保护检测到间隙电流，并一定延时后间隙自触发保护动作，且故障过程汇总未出现过电压情况，MOV保护功能未动作正确，排除MOV保护失灵的可能，因此串补本体保护动作正确，串补间隙本体在未达到设定的自触发水平而自触发导通现象不正常。 　　3 间隙触发原理及间隙的自触发保护功能介绍 　　3.1 串补间隙触发系统的原理 　　该线路串补工程于2003年投运，采用的西门子串补技术，其强制型触发型火花间隙的构成如图3所示，主要包括以下主要部件： 　　（1）自放电型主间隙2台，G1和G2；（2）触发放电型密封间隙2台，TRIG1和TRIG2；（3）限流电阻器2只，R1和R2；（4）脉冲变压器2个，T1和T3；（5）高绝缘脉冲变压器2台，T2和T4；（6）均压电容器4只，C1、C2、C3和C4。 　　图3 西门子串补火花间隙系统的构成 　　由图3可知，串补装置以额定值正常运行时，两个串联连接的主间隙（G1、G2）与阻尼电抗装置串联后并接在电容组两端，其各承担串补电容器组额定电压的1/2。在线路出现接地故障时，由于限压器的作用，假设使电容器组的电压最高上升到2.3p.u，因此两个主间隙（G1和G2）在动作前承担的电压约为1.15p.u。主间隙内部由闪络间隙和续流间隙构成，如图4所示，其中闪络间隙是主间隙中放电起始间隙，间隙距离将根据其自放电电压进行调整，以保证在没有触发的情况下间隙在最大可能经受的过电压下不会自放电。