一種等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力輸送領(lǐng)域，具體涉及一種等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在高壓輸電線路上采用串聯(lián)補(bǔ)償裝置來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送容量，串聯(lián)補(bǔ)償裝置又稱串補(bǔ)，以高壓輸電線路上串聯(lián)電容器來抵消線路電感的影響，從而改善線路電器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)2條線路輸送3條線路的功率，既提高了傳輸功率又節(jié)省了投資及維護(hù)費(fèi)用。間隙是串補(bǔ)的核心器件，能有效保護(hù)金屬氧化物限壓器(MOV)、串補(bǔ)電容不受過電壓的損害。
[0003]用于高壓串補(bǔ)的間隙共有兩種類型:石墨間隙和等離子間隙。目前主流采用石墨間隙工作，石墨間隙造價(jià)較高，每一相500kV的間隙造價(jià)就高達(dá)兩百多萬，一套串補(bǔ)裝置共需三相間隙，共需六百多萬。石墨間隙的觸發(fā)管由來自間隙觸發(fā)裝置(GTE)的高壓脈沖觸發(fā)，觸發(fā)管接收到高壓脈沖后，在觸發(fā)管電極的外表面和電極的火花栓塞之間的間隙產(chǎn)生電弧。這一微弱的電弧降低了觸發(fā)管間隙的耐壓水平，于是觸發(fā)管擊穿導(dǎo)通。
[0004]目前的石墨間隙觸發(fā)裝置存在誤觸發(fā)的問題，由于石墨間隙的擊穿電壓分散性較大，交流擊穿電壓峰值分散區(qū)為±7kV，當(dāng)電極上存在污穢物，間隙的擊穿電壓最低約降至潔凈電極理論擊穿電壓值的65%，在電壓尚未到達(dá)石墨間隙要求的擊穿電壓時(shí)，間隙就已被擊穿工作而產(chǎn)生誤觸發(fā)。而間隙的誤觸發(fā)，將會(huì)導(dǎo)致串補(bǔ)在可以繼續(xù)投入運(yùn)行的情況下退出運(yùn)行狀態(tài)，嚴(yán)重影響串補(bǔ)運(yùn)行的可靠性。即使按照《一種500kV串補(bǔ)系統(tǒng)火花間隙的自觸發(fā)電壓整定方法》依然未能完全避免間隙誤觸發(fā)現(xiàn)象。由于火花間隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受對(duì)地雜散電容影響較大，導(dǎo)致兩個(gè)起弧間隙分壓不均，自觸發(fā)電壓嚴(yán)重低于設(shè)計(jì)值。間隙房?jī)?nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，設(shè)備受電磁干擾影響導(dǎo)致故障頻發(fā)。賀州串補(bǔ)間隙觸發(fā)裝置觸發(fā)能量獲取方式與《一種串補(bǔ)火花間隙觸發(fā)能量獲取系統(tǒng)及其獲取方法》類似，其在運(yùn)行過程中，間隙觸發(fā)裝置故障頻發(fā)，運(yùn)行一年未到，即已損壞多塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種利用激光供能以及雙點(diǎn)火回路的，可有效防止電磁干擾以及間隙失效或誤觸發(fā)的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明的一種等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)，用以保護(hù)串聯(lián)在高壓輸電線上的串補(bǔ)電容及其兩端并聯(lián)的金屬氧化物限壓器，包括有:等離子間隙裝置，用以通過間隙高壓放電來保護(hù)串補(bǔ)電容和金屬氧化物限壓器，包括有與串補(bǔ)電容并聯(lián)的間隙和用以觸發(fā)間隙動(dòng)作的等離子發(fā)生器；間隙觸發(fā)裝置，用以接收外部供能和間隙觸發(fā)指令，并輸出脈沖電壓到等離子發(fā)生器以觸發(fā)間隙動(dòng)作。
[0008]進(jìn)一步，所述間隙觸發(fā)裝置包括有間隙觸發(fā)控制器、點(diǎn)火回路、儲(chǔ)能模塊和升壓回路；所述間隙觸發(fā)控制器用以接收間隙觸發(fā)命令和外部供能并儲(chǔ)能，根據(jù)間隙觸發(fā)命令將儲(chǔ)存的能量瞬間放電從而輸出脈沖電壓；所述點(diǎn)火回路用以接收間隙觸發(fā)控制器的脈沖電壓，并進(jìn)一步提升電壓后，向儲(chǔ)能模塊和升壓回路輸送脈沖電壓；所述升壓回路也接收儲(chǔ)能模塊的輸出能量，進(jìn)一步將脈沖電壓提升，并向等離子發(fā)生器輸送最終提升后的脈沖電壓；儲(chǔ)能模塊還與串補(bǔ)電容所在回路電連接，從而通過高壓輸電線為儲(chǔ)能模塊充電。
[0009]進(jìn)一步，本發(fā)明的等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)還包括有:
[0010]串補(bǔ)保護(hù)裝置，用以向間隙觸發(fā)裝置發(fā)送間隙觸發(fā)命令和心跳報(bào)文，起到確保間隙正確動(dòng)作的作用；激光供能裝置，用以向間隙觸發(fā)裝置提供激光能量，并獲取其返回的包含有間隙觸發(fā)裝置觸發(fā)狀態(tài)的校驗(yàn)報(bào)文，將其合并后發(fā)送給串補(bǔ)保護(hù)裝置。在A、B、C三相線路上，各相線路均設(shè)置一套上述等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)，以A相線路為例，單套的等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)，等離子間隙裝置、間隙觸發(fā)裝置、串補(bǔ)保護(hù)裝置、激光供能裝置之間形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，正常運(yùn)行時(shí)，串補(bǔ)保護(hù)裝置通過觸發(fā)光纖向間隙觸發(fā)裝置發(fā)送心跳報(bào)文，若間隙觸發(fā)裝置未收到該報(bào)文則將發(fā)出告警信號(hào)到激光供能裝置，激光供能裝置將告警異常信號(hào)匯總合并后，發(fā)送給串補(bǔ)保護(hù)裝置裝置，并最終通過串補(bǔ)監(jiān)控系統(tǒng)提醒運(yùn)行人員。
[0011]采用激光供電，能有效節(jié)省電流互感器的投資，使觸發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，數(shù)據(jù)分析如下:每套串補(bǔ)需要兩套完全獨(dú)立的間隙觸發(fā)結(jié)構(gòu)，每套串補(bǔ)有三相，三個(gè)平臺(tái)，每一相間隙的每一套間隙觸發(fā)裝置需要4個(gè)CT繞組供電，即每套串補(bǔ)需要4X2X3 = 24個(gè)電流互感器，因此本發(fā)明裝置能有效降低24個(gè)電流互感器的投資，簡(jiǎn)化間隙的觸發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
[0012]采用激光供電還能提高電磁抗干擾性:《一種串補(bǔ)火花間隙觸發(fā)能量獲取系統(tǒng)及其獲取方法》，從CT到串補(bǔ)間隙觸發(fā)裝置有一段較長(zhǎng)的距離，該段長(zhǎng)電纜將會(huì)受到強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾，電磁屏蔽措施較為困難。河池串補(bǔ)平臺(tái)上的某個(gè)元件的二次電纜有10米左右長(zhǎng)度，該電纜引起的電磁干擾即可導(dǎo)致該元件頻發(fā)損壞。中國(guó)電科院曾做試驗(yàn)確認(rèn)該電纜引起電磁干擾，二次側(cè)測(cè)量值可達(dá)一百多千伏。將該電纜縮短后，該元件故障率基本可消除。賀州串補(bǔ)的GTT (Ground TAG Triggering)板與CT的距離大于10米，也頻繁故障。而本發(fā)明無需線路CT供能，所以可以將該干擾徹底消除。
[0013]所述間隙觸發(fā)控制器包括有CPLD、充電回路和儲(chǔ)能電容器，CPLD用以獲取激光供能裝置提供的能量，并通過充電回路存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電容器上，儲(chǔ)能電容器用以向點(diǎn)火回路放電。所述間隙觸發(fā)控制器還包括有場(chǎng)效應(yīng)管，該場(chǎng)效應(yīng)管的柵極接收CPLD的觸發(fā)指令，源極和漏極分別電連接儲(chǔ)能電容器所在回路和接地端，漏極和接地端之間串聯(lián)有第六電阻。通過場(chǎng)效應(yīng)管的快速通斷的能力，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電容器快速充放電，從而產(chǎn)生脈沖電壓。
[0014]所述點(diǎn)火裝置包括有至少一個(gè)變壓器和與變壓器同樣數(shù)目的至少一個(gè)密封間隙，至少一個(gè)變壓器在一次側(cè)串聯(lián)后的兩端接收間隙觸發(fā)控制器發(fā)送的脈沖電壓，至少一個(gè)變壓器在二次側(cè)各并聯(lián)一個(gè)電容電阻串聯(lián)電路，所述至少一個(gè)變壓器和至少一個(gè)密封間隙各為一個(gè)時(shí)，所述電容電阻串聯(lián)電路中的電阻兩端與所述密封間隙的一端和觸發(fā)電極電連接，且密封間隙該端作為第一點(diǎn)火電壓輸出端，所述密封間隙的另一端作為第二點(diǎn)火電壓輸出端；所述至少一個(gè)變壓器和至少一個(gè)密封間隙數(shù)目相等，且數(shù)目為兩個(gè)或以上時(shí)，所述密封間隙并聯(lián)，至少一個(gè)變壓器分為兩部分，其中一部分?jǐn)?shù)目變壓器各自所并聯(lián)的電容電阻串聯(lián)電路中的電阻兩側(cè)，一側(cè)分別電連接密封間隙一個(gè)共點(diǎn)端，另一側(cè)一對(duì)一的電連接各個(gè)密封間隙的輔助電極，另一部分?jǐn)?shù)目變壓器各自所并聯(lián)的電容電阻串聯(lián)電路中的電阻兩側(cè)，一側(cè)分別電連接密封間隙的另一個(gè)共點(diǎn)端，另一側(cè)一對(duì)一的電連接剩余各個(gè)密封間隙的輔助電極；兩個(gè)共點(diǎn)端分別作為第一點(diǎn)火電壓輸出端和第二點(diǎn)火電壓輸出端。等離子串補(bǔ)間隙系統(tǒng)采用多點(diǎn)火回路，確保在任意一個(gè)點(diǎn)火回路發(fā)生故障時(shí)，依然可正常觸發(fā)間隙，加強(qiáng)了間隙觸發(fā)的可靠性。所述點(diǎn)火裝置還包括有并聯(lián)在所述密封間隙兩端的第九電容，用以防止密封間隙誤觸發(fā)。
[0015]所述儲(chǔ)能模塊包括有相串聯(lián)的第一電容和第二電容，第一電容和第二電容的共點(diǎn)端作為儲(chǔ)能模塊的第一儲(chǔ)能電壓輸入端，其電連接第一點(diǎn)火電壓輸出端，第一電容的另一端作為儲(chǔ)能模塊的第二儲(chǔ)能電壓輸入端，串補(bǔ)電容與高壓輸電線之間串聯(lián)有第七電容，第二儲(chǔ)能電壓輸入端在第七電容與串補(bǔ)電容之間電連接，第二電容的另一端作為儲(chǔ)能模塊的儲(chǔ)能電壓輸出端，其與升壓回路以及高壓輸電線電連接。儲(chǔ)能模塊實(shí)現(xiàn)升壓回路提升電壓所需的能量，通過儲(chǔ)能模塊向升壓回路放電而形成升壓回路的自激振蕩而提升電壓，從而輸出高達(dá)幾千伏特的高壓脈沖。
[0016]所述升壓回路包括有:與點(diǎn)火回路的第二點(diǎn)火電壓輸出端電連接的第一升壓電壓輸入端、與儲(chǔ)能模塊的第一儲(chǔ)能電壓輸出端電連接的第二升壓電壓輸入端、與上述兩者并聯(lián)的第二電阻、第三變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)以及第三電容，在第三變壓器的一次側(cè)一端與第一升壓電壓輸入端之