電容器C在500KV開關(guān)特性時(shí)間參數(shù)測(cè)試中的應(yīng)用
2015-04-29 00:00:00阮禮駒
【摘 要】開關(guān)特性時(shí)間參數(shù)測(cè)試會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)高電壓，為了消除500kV開關(guān)特性測(cè)試時(shí)A、B、C三相信號(hào)引線接至開關(guān)母線側(cè)或負(fù)荷側(cè)時(shí)，感應(yīng)電壓對(duì)人體或設(shè)備的傷害。江門供電局試驗(yàn)研究所，經(jīng)過多次試驗(yàn)探索，得出了消除500KV感應(yīng)電的方法，同時(shí)對(duì)開關(guān)時(shí)間特性參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)沒有帶來影響，結(jié)果表明：在沒有接入電容器C之前，500kV開關(guān)感應(yīng)電壓達(dá)到2300V～3200V。接入0.1μF電容器C后感應(yīng)電壓降至32V，另一500KV開關(guān)接入5μF電容器C，電壓降至1.1685v～1.8975V，起到明顯降壓效果。
【關(guān)鍵詞】500kV開關(guān)；特性時(shí)間參數(shù)測(cè)試；感應(yīng)電壓；接入電容器C；電壓明顯降低
0.前言
對(duì)于重要負(fù)荷開關(guān)，比如10KV 501開關(guān)或110kV及以上電壓等級(jí)的開關(guān)均應(yīng)進(jìn)行開關(guān)合、分閘時(shí)間及同期測(cè)量，110KV及以下等級(jí)的感應(yīng)電壓不高，對(duì)人體及試驗(yàn)設(shè)備傷害不大，但是220KV及以上特別是500KV感應(yīng)電壓是很高的，人體害怕接觸，試驗(yàn)設(shè)備損壞幾率大，測(cè)試儀器已多次回廠維修。因此引入消除感應(yīng)電壓的接線方法。正好，試驗(yàn)儀器A、B、C、0信號(hào)采集線工作電壓是直流DC6V，所以采用電容器C接入，可以將感應(yīng)電壓引入大地，又不影響信號(hào)電壓A、B、C、0的獲得，達(dá)到安全測(cè)量、結(jié)果兩不誤。
1.速度測(cè)量
1.1原因
對(duì)于重要負(fù)荷開關(guān)，比如10KV、501開關(guān)或110KV及以上電壓等級(jí)的開關(guān)均應(yīng)進(jìn)行開關(guān)合、分閘時(shí)間及同期測(cè)量，因?yàn)椴煌诤?、分閘，過電壓達(dá)到3～4倍相電壓，并且對(duì)系統(tǒng)形成振蕩或者繼保誤動(dòng)，并且對(duì)設(shè)備絕緣帶來傷害。所以要測(cè)量開關(guān)合，分閘時(shí)間。因?yàn)楦袘?yīng)電壓會(huì)傷人，開關(guān)特性測(cè)試儀經(jīng)常損壞，所以要探討感應(yīng)電壓。
1.2感應(yīng)電壓
1.2.1測(cè)量
感應(yīng)電壓包括靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電壓，對(duì)于110KV及以下電壓等級(jí)的測(cè)量，感應(yīng)電壓對(duì)人體及實(shí)驗(yàn)儀器影響不大，隨著電壓等級(jí)的升高，感應(yīng)電壓也明顯上升，人體是難以承受的。以下以江門供電局500KV圭峰變電站為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)500KV鼓峰甲線作開關(guān)時(shí)間特性參數(shù)測(cè)量。
以圖1，圖2為例。圖2中C是60KV，0.1μF±5%濾波電容器， 圖1 阻容分壓棒分壓比為1000：1，測(cè)量500KV感應(yīng)電壓源（500KV導(dǎo)線平行感應(yīng)長(zhǎng)度較短的）電壓，可以在500kV開關(guān)近母線側(cè)刀閘或近負(fù)荷側(cè)刀閘取得感應(yīng)電壓源，一般以感應(yīng)電壓較小的一側(cè)為接線點(diǎn)，此點(diǎn)也是合、分閘數(shù)據(jù)采集信號(hào)接點(diǎn)，測(cè)得數(shù)據(jù)，如表1，電壓是UAO。
接入阻容分壓棒分壓比為1000：1得表1（圖1）
經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間及大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，接不同阻抗負(fù)荷，測(cè)量感應(yīng)電壓是不同的，如果不接入阻容分壓棒，A點(diǎn)處測(cè)量電壓會(huì)更高，因?yàn)楦袘?yīng)電壓隨負(fù)荷是一動(dòng)態(tài)變值，輸電線路長(zhǎng)，跟變電站母線不同，感應(yīng)電壓也不同，輸電線路較長(zhǎng)，感應(yīng)電壓不作討論。變電站母線感應(yīng)電壓，以后分析會(huì)明確說明，有了這樣一種接線對(duì)比，又對(duì)另一條500KV鼓峰乙線作感應(yīng)電壓測(cè)量，可以直接按圖2接線。
接入電容器C采用450V，5μF±5%電容器測(cè)得數(shù)據(jù)如表2（圖2，500KV鼓峰乙線作感應(yīng)電壓測(cè)量）
A相距離500kV帶電導(dǎo)線較近，C相距離500kV帶電導(dǎo)線較遠(yuǎn)
選擇感應(yīng)電壓較大的另一側(cè)導(dǎo)線試驗(yàn)（仍按感應(yīng)電壓較小的一側(cè)導(dǎo)線試驗(yàn)接線方法）：
感應(yīng)電壓大的導(dǎo)線比較小的導(dǎo)線長(zhǎng)約1.5倍，更接近500kv帶電導(dǎo)線。
感應(yīng)電壓大的導(dǎo)線比較小的導(dǎo)線長(zhǎng)約1.5倍，更接近500kv帶電導(dǎo)線。
1.2.2結(jié)果分析
依表可以得出結(jié)論：離平行感應(yīng)源越近，感應(yīng)電壓越大，離平行感應(yīng)源越遠(yuǎn)，感應(yīng)電壓越小。這是既成共識(shí)，變電站線行間距離是固定的無法改變的，這里不做討論。但對(duì)接入電容器C值的不同，則UAO值變化也是極大的。對(duì)比數(shù)據(jù)，以A相為例：接分壓棒圖1，UAO=3200V。接電容器C圖2，0.1μF電容器UAO=40V，接5μF電容器UAO=1.8975V（圖B）。
感應(yīng)電壓包括靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，靜電感應(yīng)電流和電磁感應(yīng)電壓與導(dǎo)線長(zhǎng)度成正比關(guān)系，靜電感應(yīng)電壓因?qū)Ь€延長(zhǎng)而增長(zhǎng)緩慢[1]郭志紅等500kv同塔雙回路感應(yīng)電壓、電流計(jì)算及實(shí)測(cè)。靜電感應(yīng)電壓與帶電導(dǎo)線電壓成正比關(guān)系。[2]苗森等同塔雙回線路靜電感應(yīng)電壓實(shí)用計(jì)算方法。
因?yàn)殪o電感應(yīng)Q=C*U，處在同一電場(chǎng)下Q是相等的，得U1/U2=C2/C1即靜電感應(yīng)電壓與電容值成反比，[3]《高中數(shù)理化生手冊(cè)》
2.時(shí)間測(cè)量
2.1接線
圖2是單相接線圖，圖4是三線接線圖，原理是一樣的。
在實(shí)際工作中，具體測(cè)量開關(guān)時(shí)間特性參數(shù)的接線，如圖3， 是沒有接入電容器C時(shí)的三相接線方法，圖4是接入電容器C時(shí)的三相接線方法。
傳統(tǒng)的接線方法是圖3，導(dǎo)線上的感應(yīng)電壓是很高的，a、b、c點(diǎn)感應(yīng)電壓有可能
達(dá)到3000v以上。
圖4是接入電容器C，a、b、c點(diǎn)電壓下降至1.8975v。
2.2電壓變化
感應(yīng)電壓在a、b、c處電壓值是明顯不同，沒有接入電容器C時(shí)，感應(yīng)電壓直接加在信號(hào)線A、B、C，0，儀器內(nèi)部承受高電壓，這電壓值因儀器內(nèi)部阻抗而定，此感應(yīng)電壓直接加在測(cè)量?jī)x器內(nèi)部，會(huì)對(duì)設(shè)備帶來危害。A、B、C線放在草地上都會(huì)產(chǎn)生放電火花，操作人員都不敢用手摸。如果接入電容C（圖4），C值決定感應(yīng)電壓U的大小，一般取C值為450V，5μF±5%補(bǔ)償電容器，此補(bǔ)償電容器可以在五金電氣鋪可以買到，此時(shí)U值為1.8975V。這是以500kv圭峰站為前提背景，其他地方變化也是參照此背景。這在實(shí)際工作中已起到卓越的效果。
2.3構(gòu)想
工作過程中的構(gòu)想：因?yàn)楦袘?yīng)電壓會(huì)傷人，開關(guān)特性測(cè)試儀經(jīng)常損壞，信號(hào)采集線A、B、C、0輸出直流DC6V電壓，為電容器C的引入提供依據(jù)。電容器是通交流隔直流。
2.4擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)
以下是采用純電阻和電感對(duì)時(shí)間特性測(cè)量的試驗(yàn)，（1）采用純電阻：放電棒，因?yàn)殡娮璐?，多為MΩ級(jí)，時(shí)間參量可以顯示，但對(duì)感應(yīng)電壓沒有起到降壓作用。如果采用低電阻（滑線電阻），感應(yīng)電壓雖然降低到允許值，但是時(shí)間參數(shù)顯示零值。（2）采用電感線圈：電壓互感器，高電感，則感應(yīng)電壓高。低電感，則感應(yīng)電壓低。這是因?yàn)镼=UAO*UAO /XL，則UAO=√Q* XL，因?yàn)閄L=ωL，則UAO=√Q*ωL。Q單位是伏安，ω=2πf是角頻率單位弧度，f是頻率單位赫茲，L是電感單位是亨，UAO 是感應(yīng)電壓?jiǎn)挝皇欠Ｈ「唠姼蠰，則感應(yīng)電壓高，取低電感L，則感應(yīng)電壓低。感應(yīng)電壓高，對(duì)人體、設(shè)備同樣危害。感應(yīng)電壓低，對(duì)人體、設(shè)備雖無危害，但同樣不能顯示時(shí)間參數(shù)。因?yàn)殡姼芯€圈是通直流阻交流，通直流電信號(hào)還是短路狀態(tài)，比較之下，還是采用電容器C最好。按靜電感應(yīng)原理分析Q、C、U的關(guān)系，Q是感應(yīng)電荷量庫侖，C是電容量法拉，U是電壓伏。U=Q/C從關(guān)系式可以看到，電荷量Q是固定的，因?yàn)樵谝粭l件下可以這樣看。所以C值越大，U值越小。
3.結(jié)論
電壓等級(jí)越高，導(dǎo)線平行感應(yīng)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，與帶電導(dǎo)線距離越近，則感應(yīng)電壓也越大，反之越小。這高感應(yīng)電壓對(duì)人體和測(cè)試設(shè)備均帶來危害，人體接觸時(shí)感到畏懼， 測(cè)試設(shè)備已多次損壞，回廠維修，因此引入電容器C接線測(cè)量方法，可以大大降低感應(yīng)電壓的危害，對(duì)時(shí)間特性參數(shù)數(shù)值沒有帶來影響。從關(guān)系式 U=Q/C可以看到，電容器C值越大，感應(yīng)電壓越小。
在指導(dǎo)實(shí)際工作中，電容器C在電氣鋪購買AC450V 5μF±5%補(bǔ)償電容器已滿足要求。其他電阻、電感方法接線不能滿足測(cè)量、降壓兩不誤要求。
【參考文獻(xiàn)】
[1]郭志紅等.500kv同塔雙回路感應(yīng)電壓、電流計(jì)算及實(shí)測(cè).
[2]苗森等.同塔雙回線路靜電感應(yīng)電壓實(shí)用計(jì)算方法.
[3]高中數(shù)理化生手冊(cè).
