1000kV交流系统GIS用罐式避雷器电位分布测量研究

　　0 引言

　　在1 000 kV交流系统GIS电站中避雷器对其绝缘配合及过电压防护更是起着至关重要的作用。1 000 kV交流系统GIS用罐式避雷器的稳定、可靠运行.直接影响整个输变电系统的稳定性。众所周知.罐式MOA的芯体对罐体有分布电容.在高压端施加电压时. 由于分布电容的分流作用将导致流过每片电阻片的电流不相等，使MOA芯体纵向电压分布不均匀.靠近高压端的电阻片承压偏高，靠近地电位的电阻片承压偏低。当MOA投入运行时，承压偏大的电阻片发热会比其他电阻片严重.从而加速其热老化.最终发生热崩溃。在MOA的设计过程中.必须采取合理的均压措施来改善其电压分布，将其不均匀程度控制在相应规定的允许范围内。

　　针对1 000 kV交流系统GIS用罐式避雷器的特殊结构，设计了测量和调节电位分布系数的方案，并采用光纤一电流法对其进行了电位分布的测量及影响测量结果的因素分析。

　　1 试验布置方式

　　1.1 试品

　　试验用罐式MOA的主要参数如下：额定电压为828 kV，持续运行电压为638 kV，20 kA下，雷电冲击残压≤1 620 kV。罐体高度为5 500 mm，罐体内径为1 800 mm

　　罐式MOA外形结构见图1。为了方便对GIS用罐式MOA进行电位分布的测量，用于实测的罐式MOA试品与实际产品进行了一些改动。主要差异如下：

　　1)试验时GIS立式放置由端部施加高压：

　　2)由于试验时不能完全密封，没有充SF6气体;

　　3)为方便布置测量传感器和传输光纤，不加绝缘套筒：

　　4)MOA均压装置的两个组均压环连接部分也可以改成以5cm为单位进行伸缩连接杆：

　　5)每一节的压紧弹簧用金属垫片代替.用以调节引人传感器后的总体高度。

　　1.2 试验布置

　　罐体外壳接地。保护电阻由绝缘子吊起.高电压经过保护电阻由MOA端部施加于避雷器芯体上;光纤由底部的手孔引出，并用带孑L的金属板封口;接收机和上位机放置位置距罐体12 m处。

　　电流传感器布置方式如下：共使用34路传感器，根据仿真计算和以往的测试经验.当均压装置调整时，单位距离内MOA的前两节的电位分布改变比较大，所以前两节布置测量点比第3节多一些：第l节放置12个测量点;第2节放置12个测量点：第3节放置1O个测量点。电流传感采用两柱交替布置的方式安装。

　　2 测量方法和测量系统

　　测量方法采用GB 1l032—89推荐使用的光纤一电流法.测量系统主要由电流传感器、传输光纤、信号接收处理单元、485传输总线和上位机等4部分组成.可以对4O路电流信号同时采集。

　　电流传感器是测量系统的关键.其性能的好坏直接影响整个系统的测量真实性，测量误差直接影响到信息量获取的精度和可靠性.所以要求传感器灵敏、可靠、线性度好，能够不失真地转换被测信号。电流传感器采用有源设计.所测的电流信号通过采样电阻转换成电压信号，经过信号调理.再运用10位A/D进行采样。根据所测流过MOA全电流值的范围选择采样电阻的大小.从而保证测量系统的精度达到1%.满足GB ll032—89所提出的要求。

　　3 测试结果

　　由于试验时罐式MOA没有充S 气体，没有安装绝缘套筒.所以芯体对罐体的绝缘距离不够.试验时不能施加到运行电压。试验通过改变伸缩连接杆的长度以改变均压环的罩入深度，调节均压环与均压环、均压环与均压罩之间的距离等方式共设计了10种调压方案。

　　4 测量影响因素分析与数据处理

　　4.1 施加电压的改变对测量的影响

　　罐式MOA的持续运行电压为638 kV.此时电阻片还处于伏安特性的线性区.电阻片两端电压与流过电阻片的电流成正比：当施加电压达到持续运行电压的l-2倍左右时.电位分布特性才会有明显的变化(电位分布不均匀系数提高1%左右)。因此当所施电压低于持续运行电压时.仍可以真实反映其持续运行电压下的电位分布特性。

　　4.2 结构的改动对测量的影响

　　试品与设计的结构差异中.高压端盖的改动对电位分布的影响最大 芯体的各个部分对端盖的地电位有分布电容.其分流的大小取决于分布电容的大小。分布电容越大。则分流作用越大。可以定性分析出.离端盖近的高电位处距离小，分布电容大，分流作用大;低电位处分散电容小，分流作用小。因此，端盖有改善电位分布的作用.将其取下后对电位分布的考核会更严格

　　4.3 传感器的引入对测量的影响

　　传感器的引入增加了芯体的总高度，采取两柱交替的方式布置传感器.将传感器抬高的总体尺寸缩小了1/2.再将压紧弹簧用金属垫片取代.可以将芯体调整为原高度.相当于将压紧弹簧对罐体的分布电容.以金属垫片对罐体的分布电容的形式分散到各节芯体中.从而可以忽略传感器引入所引起的误差

　　4.4 电阻片电容分散性对电位分布的影响及数据处理

　　所以通过提高电阻片的电位梯度以减小芯体尺寸及增加电阻片的电容值都可以减小分布电容引起的不均匀系数 ;改善电阻片电容分散性可以降低由此引起的不均匀系数 。

　　5 结论

　　1)针对1 000 kV交流系统GIS用罐式避雷器特殊结构设计了一套电位分布的测量方案：

　　2)分析了施加电压的改变、结构的改动、传感器的引入等因素对测量结果的影响：

　　3)结合公式推导分析了电阻片对电位分布不均匀系数的影响：

　　4)通过改变伸缩连接杆的长度：调节均压环与均压环、均压环与均压罩之间相对距离等多种方式调节.有效改善了罐式MOA的电位分布，将原始的 19.06%改善为最佳优化结构下的9.70%。