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PSEHO微水儀SF6氣體斷路器的性能評價和使用環境的變化分析
點擊次數：1666 發布時間：2010-7-31
SF6氣體斷路器的性能評價和使用環境的變化分析
我國的電力系統隨著社會經濟的發展，城市的電力需求量急劇地增大，以及大容量電源也遠距離化，為了率、高可靠性地送電而實現了送電設備的高電壓大容量化。隨著這種系統規模的擴張，則要求斷路器在實現高電壓大容量化的同時，保證系統仍能可靠地在各種各樣的嚴酷的條件下穩定地運行。
另外，為了降低變電站建設成本和設備運行成本、與周圍環境相協調等，還期望能夠降低斷路器的開斷斷口數以及進一步小型化、提高設備異常和壽命診斷水平、減小噪音和振動。對斷路器開斷性能的評價和操作特性及機械壽命的評價等必須要結合斷路器的使用環境，將性能評價方法和評價基準一直不斷地修改下去。
2.1 影響機械性能評價的系統及使用條件
斷路器是系統的保護設備，故極其重要。為此．一直實施的是定期地且按統一內容確認斷路器的性能及健全性的檢查。但是由于提高設備可靠性和運行維護省力化的要求等，zui近傾向于省略掉6年一次的普通檢查等，延長檢查間隔。并且，針對SF6氣體中零件的內部檢查也傾向于不實施定期檢查。主要采取通過外部診斷進行確認的方法。
這樣一來，有關影響到操作性能和開斷性能的機械性能的診斷技術，從斷路器的開發階段開始，對設備的動作特性和強度•壽命評價都非常重要。下面對此方法做一介紹。
2.1.1 影響操作性能評價的系統及使用條件
對斷路器而言，除要求它在系統及設備出現故障時履行開斷職責外，還要求它根據使用斷路器的系統·設備的使用條件和自然環境條件履行各種職責。
（1） 安裝環境的變化
由于變電站征地困難，為了有效地利用土地，在高層建筑物的地下設置變電站的例子已越來越多，從而要求包括斷路器在內的GIS等設備的小型化。并且即使是戶外變電站，由于考慮到環境因素，也同樣要求設備要小型化。如三相共簡化和重疊組合化等。為此，就必須要進行斷路器相間影響以及GIS元件之間的相互影響等的評價。
此外，由于地下變電站一般多設置在行政辦公大樓及圖書館、大會堂等公共設施的地下，故要求進一步降低操作振動。
（2）周圍環境的變化
在JEC-2300中，作為常規使用狀態，標準規定的周圍溫度為-20～40℃。而在日本全年溫度變化及1天的溫度變化都很大的自然環境下，仍要求在溫差很大的環境下能夠確實地動作。此外，不單單是周圍溫度的變化，還要求在因冰雪及放射冷卻等造成的急劇溫度下降、因日照的影響造成的暫時性溫度上升等苛刻的環境條件下也能使用。現在以油壓操作及彈簧操作為主的SF6氣體斷路器由于周圍環境會使動作特性發生變化，所以預先掌握其傾向、進行性能評價是很重要的。
（3） 架空送電線用斷路器
為了系統的穩定性，就要求架空送電線路用斷路器具有快速重合閘操作功能。在275kV以上（一部分為154kV）進行各相重合閘的事例很多，故必須對油壓和彈簧等操作裝置特性進行一連串動作功能的評價。
另外，為了調整電纜系統的無功功率，需要分合電纜線路，故也必須進行頻繁操作的評價。
（4）非頻繁操作
許多斷路器一般不太動作，根據不同場合，有些斷路器2～3年以上也未動作一次。在長時間的靜止狀態下一旦接受指令，操作裝置、整體驅動系統則必須要準確地動作，因此非頻繁操作性能的評價很重要。
2.1.2 影響機械性能評價的系統及使用條件
與上述相反，有的斷路器需要動作多次，故對機械方面的要求很嚴格。
（1）頻繁分合操作功能
zui近為了迅速滿足負荷變化的要求，需頻繁地調整火力發電廠和揚水發電站的輸出功率，增加發電機的起動、停止次數。例如有些地方幾乎每日都要通過DSS（Daily Start Stop）操作來進行分合操作。為此，要求斷路器具有多次操作性能。這種開斷功能為勵磁電流開斷，非常地苛刻。另外，使用在電容器等調相設備中的開關，由于隨著負荷的變化要進行日常頻繁地分合操作故也要求要具有頻繁操作功能。
當然，為了降低運行成本、維護省力，需要提高頻繁操作性能，因此，性能評價技術很重要。
2.2 影響開斷性能評價的系統及使用條件
如前所述，為了和周圍環境相協調，降低變電站的建設費用，設備的小型化是當務之急。而實現小型化的技術良策關鍵就是斷路器的小型化，zui近通過熱氣流解析和電場解析等的數值解析技術、制造技術及試驗技術的提高，迅速地推進了SF6氣體斷路器的高電壓化和開斷單元的大容量化。從而減少了開斷斷口數、通過減少零件個數提高了可靠性、隨著小型化和三相共簡化而縮小了安裝面積，提高了經濟性。有關開斷斷口數，500kV 63kA設備已經實現了單斷口。1000kV 63kA設備也已開發出了雙斷口。且275kV63kA設備已經三相共簡化，為滿足這種小型化要求．開斷性能的評價技術已變得越來越重要。
2.2.1 影響有負荷開斷性能的系統條件
（1） 開斷電流的增大
由于發電機并聯臺數的增加以及電網的系統連系的加強，使相間短路和對地短路電流顯著地增大，現在，一部分275kV、500kA系統中需進行63kA的電流開斷。為了控制相間短路、對地短路電流，必須采取設備增強及系統分斷、母線分離運行等措施，但從設備投資方面、系統使用的可靠性方面來考慮是有困難的，要研究將來的開斷電流達80kA的問題。
（2） 直流分量的增大
隨著電源的集中，變壓器和發電機的阻抗占到短路阻抗一大半的系統擴大后，直流部分的衰減時間常數超過了現行JEG標準所規定的45ms（在500kA系統中為75ms）。
（3） TRV條件的多樣化
隨著系統規模的擴大和復雜化，發生了一些新的系統現象和TRV過于苛刻。例如，在為抑制短路電流采用了放射狀系統的275kV系統中，由于并聯的送電線數量較少，通過變壓器從500kV側供給的故障電流增大，因此TRV十分苛刻，有時開斷電流達60kA、TRV上升率為4kV/μs。并且，在開斷線路遠方故障的LIF開斷條件下，TRV峰值有時令超過規定值。
（4）高電壓運行
斷路器為系統保護設備，考慮到因系流zui高電壓如變壓器過電流等造成的電壓調整的偏差，故其額定電壓是公稱電壓的1.1倍。因此，斷路器實際使用的系統電壓要比額定電壓低5～10%，即相對于斷路器的額定電壓有一定的裕度．zui近由于系統的穩定性要求，斷路器在比過去更接近額定電壓的高電壓下運行的情況增加了。
（5） 開斷電流的變化
由于故障時的暫態過程會造成對地短路故障的故障電流發生高頻電流重疊，所以開斷電流會變化。這種高頻電流因送電線和變壓器的電阻會立即衰減。但是在1000kV系統中，有8個導體的多導體送電線路阻抗很小，使高頻電流的衰減很慢，從而它的影響很明顯。開斷電流變化了的場合，由于與正弦波相比，di/dt變大，TRV初始上升率十分苛刻，所以就需要研討開斷性能。
2.2.2 影響無負荷開斷性能的系統條件
（1） 電纜系統的開斷功能
伴隨著電纜系統的擴張。線路延長了，在275kV系統中，線路長度超過了30km。該場合的無負荷充電電流達600A，大大地超過了200A的標準值。尤其是今后500kV電纜系統的使用，必須要開斷1000A的容性小電流。
（2） 大容量并聯電容器開斷功能
電容器組的投切對應于負荷的變化，每天要很頻繁地進行，這就要求具有頻繁操作性能。為此，一直多采用具有良好頻繁操作性能的真空開關。當使用SF6氣體斷路器時，有時合閘予擊穿電弧的發生所造成的觸指的損耗會超過開斷電弧所造成的損耗。因此，在評價頻繁操作性能時，與一般的開斷試驗不同，要對合閘和開斷這兩個方面進行充分驗證。
2.2.3 影響絕緣配合的系統條件
在275kV電纜系統中由于充電電流非常大，作為補償設置了150MVA、200MVA的大容量并聯電抗器。在這種并聯電抗器開斷中，當發生截流、重燃弧、高頻滅弧時，可能出現電壓增大的現象，有可能發生電壓升高，所以必須要掌握感性小電流開斷現象和控制分閘相位等措施。
2.2.4 需要使用電阻開斷方式的系統條件
架空送電線的空氣絕緣距離（間隙）主要是由操作過電壓決定的。在1000kV級領域中，由于空氣絕緣特性呈飽和傾向，所以伴隨著斷路器操作的操作過電壓增大時，就會導致鐵塔的大型化。在操作過電壓中，有斷路器合閘及開斷時產生的過電壓和故障時感應到健全相的對地短路過電壓，如果能控制在無控制手段的對地短路過電壓水平（1.6pu）的話，就可以實現合理的絕緣設計。因此，在1000kV系統中預計斷路器要加上500kV系統的電阻合閘，并且采用電阻開斷方式（1）（2）。合閘開斷電阻值接近于1000kV送電線的波阻抗值700Ω。
由于使用的是電阻開斷方式、故開斷時的TRV不算苛刻，這是因為與無電阻場合相比，初始TRV上升率被控制住。在開斷性能的驗證方面，在原來以電容器作為電壓源的合成試驗法中，存在電容器的殘余電荷急劇地放電，不能獲得所需的TRV等問題，故開斷性能的驗證方法是一個問題。
2.3 小結
隨著電力需求量的增加，系統規模的擴大和復雜化、圍繞變電站環境的變化以及省力化維護等，期望實現斷路器的高電壓大容量化、小型化、高可靠性。圖2.1所示為斷路器所需的諸性能及期評價技術。針對這些要求，不但要開發設計技術、制造技術，還要開發斷路器的電氣和機械性能評價技術。這一點更加重要。
智能微水儀
型 號：PSEHO
PSEHO型智能微水儀采用*的傳感器技術、英國ALPHA公司的傳感器，它采用DRYCAP-薄膜傳感技術，復和薄膜 濕敏材料，擁有三項世界。聚酯薄膜式的探頭DRYCAP。抗冷凝、抗灰塵顆粒、不受汽油和大多數氣體影響。
詳細介紹
產品概述
PSEHO智能微水儀采用*的傳感器技術、英國ALPHA公司的傳感器，它采用DRYCAP-薄膜傳感技術，復和薄膜 濕敏材料，擁有三項世界。聚酯薄膜式的探頭DRYCAP。抗冷凝、抗灰塵顆粒、不受汽油和大多數氣體影響。
技術指標
微水范圍: -60～＋20℃、精度:±1℃
響應時間: （＋20℃）-60～＋20℃、5s（63%）45s（90%）20～-60℃、10s（63%）240s（90%）
流量范圍: 0～1升/分鐘
電 源: 交、直流兩用
；張春華 張 飛 