一種等離子串補間隙系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力輸送領域，具體涉及一種等離子串補間隙系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在高壓輸電線路上采用串聯(lián)補償裝置來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送容量，串聯(lián)補償裝置又稱串補，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)省了投資及維護費用。間隙是串補的核心器件，能有效保護金屬氧化物限壓器(MOV)、串補電容不受過電壓的損害。
[0003]用于高壓串補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，石墨間隙造價較高，每一相500kV的間隙造價就高達兩百多萬，一套串補裝置共需三相間隙，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%，在電壓尚未到達石墨間隙要求的擊穿電壓時，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)，將會導致串補在可以繼續(xù)投入運行的情況下退出運行狀態(tài)，嚴重影響串補運行的可靠性。即使按照《一種500kV串補系統(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)復雜，受對地雜散電容影響較大，導致兩個起弧間隙分壓不均，自觸發(fā)電壓嚴重低于設計值。間隙房內(nèi)部電磁環(huán)境復雜，設備受電磁干擾影響導致故障頻發(fā)。賀州串補間隙觸發(fā)裝置觸發(fā)能量獲取方式與《一種串補火花間隙觸發(fā)能量獲取系統(tǒng)及其獲取方法》類似，其在運行過程中，間隙觸發(fā)裝置故障頻發(fā)，運行一年未到，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)簡單的等離子串補間隙系統(tǒng)。
[0006]為達到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]本發(fā)明的一種等離子串補間隙系統(tǒng)，用以保護串聯(lián)在高壓輸電線上的串補電容及其兩端并聯(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串補電容和金屬氧化物限壓器，包括有與串補電容并聯(lián)的間隙和用以觸發(fā)間隙動作的等離子發(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)間隙動作。
[0008]進一步，所述間隙觸發(fā)裝置包括有間隙觸發(fā)控制器、點火回路、儲能模塊和升壓回路；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能，根據(jù)間隙觸發(fā)命令將儲存的能量瞬間放電從而輸出脈沖電壓；所述點火回路用以接收間隙觸發(fā)控制器的脈沖電壓，并進一步提升電壓后，向儲能模塊和升壓回路輸送脈沖電壓；所述升壓回路也接收儲能模塊的輸出能量，進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；儲能模塊還與串補電容所在回路電連接，從而通過高壓輸電線為儲能模塊充電。
[0009]進一步，本發(fā)明的等離子串補間隙系統(tǒng)還包括有:
[0010]串補保護裝置，用以向間隙觸發(fā)裝置發(fā)送間隙觸發(fā)命令和心跳報文，起到確保間隙正確動作的作用；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)的校驗報文，將其合并后發(fā)送給串補保護裝置。在A、B、C三相線路上，各相線路均設置一套上述等離子串補間隙系統(tǒng)，以A相線路為例，單套的等離子串補間隙系統(tǒng)，等離子間隙裝置、間隙觸發(fā)裝置、串補保護裝置、激光供能裝置之間形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，正常運行時，串補保護裝置通過觸發(fā)光纖向間隙觸發(fā)裝置發(fā)送心跳報文，若間隙觸發(fā)裝置未收到該報文則將發(fā)出告警信號到激光供能裝置，激光供能裝置將告警異常信號匯總合并后，發(fā)送給串補保護裝置裝置，并最終通過串補監(jiān)控系統(tǒng)提醒運行人員。
[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)簡單化，數(shù)據(jù)分析如下:每套串補需要兩套完全獨立的間隙觸發(fā)結(jié)構(gòu)，每套串補有三相，三個平臺，每一相間隙的每一套間隙觸發(fā)裝置需要4個CT繞組供電，即每套串補需要4X2X3 = 24個電流互感器，因此本發(fā)明裝置能有效降低24個電流互感器的投資，簡化間隙的觸發(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到串補間隙觸發(fā)裝置有一段較長的距離，該段長電纜將會受到強電磁場干擾，電磁屏蔽措施較為困難。河池串補平臺上的某個元件的二次電纜有10米左右長度，該電纜引起的電磁干擾即可導致該元件頻發(fā)損壞。中國電科院曾做試驗確認該電纜引起電磁干擾，二次側(cè)測量值可達一百多千伏。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在儲能電容器上，儲能電容器用以向點火回路放電。所述間隙觸發(fā)控制器還包括有場效應管，該場效應管的柵極接收CPLD的觸發(fā)指令，源極和漏極分別電連接儲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。通過場效應管的快速通斷的能力，實現(xiàn)儲能電容器快速充放電，從而產(chǎn)生脈沖電壓。
[0014]所述點火裝置包括有至少一個變壓器和與變壓器同樣數(shù)目的至少一個密封間隙，至少一個變壓器在一次側(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，至少一個變壓器在二次側(cè)各并聯(lián)一個電容電阻串聯(lián)電路，所述至少一個變壓器和至少一個密封間隙各為一個時，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火電壓輸出端，所述密封間隙的另一端作為第二點火電壓輸出端；所述至少一個變壓器和至少一個密封間隙數(shù)目相等，且數(shù)目為兩個或以上時，所述密封間隙并聯(lián)，至少一個變壓器分為兩部分，其中一部分數(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共點端，另一側(cè)一對一的電連接各個密封間隙的輔助電極，另一部分數(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共點端，另一側(cè)一對一的電連接剩余各個密封間隙的輔助電極；兩個共點端分別作為第一點火電壓輸出端和第二點火電壓輸出端。等離子串補間隙系統(tǒng)采用多點火回路，確保在任意一個點火回路發(fā)生故障時，依然可正常觸發(fā)間隙，加強了間隙觸發(fā)的可靠性。所述點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端作為儲能模塊的第一儲能電壓輸入端，其電連接第一點火電壓輸出端，第一電容的另一端作為儲能模塊的第二儲能電壓輸入端，串補電容與高壓輸電線之間串聯(lián)有第七電容，第二儲能電壓輸入端在第七電容與串補電容之間電連接，第二電容的另一端作為儲能模塊的儲能電壓輸出端，其與升壓回路以及高壓輸電線電連接。儲能模塊實現(xiàn)升壓回路提升電壓所需的能量，通過儲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，從而輸出高達幾千伏特的高壓脈沖。
[0016]所述升壓回路包括有:與點火回路的第二點火電壓輸出端電連接的第一升壓電壓輸入端、與儲能模塊的第一儲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