[发明专利]一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于电力实验技术领域，具体涉及一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法。

背景技术

串联补偿(简称串补)技术是在远距离大容量输电线路上串联电容器器组，有效抵消部分线路感抗，从而有效地提高超特高压输电系统的稳定性，增加线路输送容量。

自2001年开始，我单位自主研发交流输电线路串联补偿成套设备，目前所有设备实现国产化，并具有自主知识产权。

2004年，研制的首套国产220kV串补装置挂网运行，此前投运的国内串补均是进口国外设备。2006年，研制的首套国产500kV串补装置挂网运行。2011年，研制的首套国产1000kV特高压串补装置挂网运行，这是世界上首套特高压串补装置。

在国内串补装置的调试过程中以及后续运行过程中，无论在国产串补还是国外提供的串补装置中，当串补线路发生接地故障使火花间隙击穿瞬间，均出现了平台电流，而且有时会对平台上弱电设备造成损坏或部分绝缘造成击穿等现象。该问题影响了串补装置的可靠运行，且至今未见到国内外其他单位对此进行过研究。

近些年，在我国投入运行的超高压串补装置中，有一部分工程是由国外公司承接的，其中的串补平台结构及设备布置也由国外几家公司设计。在国外公司中，只有ABB、SIEMENS、GE等几家公司能够对串补装置进行集成供货，且均在我国有实际工程投入运行。国内除了中国电力科学研究院及中电普瑞科技有限公司(原隶属于中国电力科学研究院)外，目前还没有其它单位自主设计开发串补成套装置。

在串补装置运行和调试过程中，当火花间隙击穿时，曾出现过平台上低压设备绝缘击穿等现象。此前未见到国外研究单位对此问题进行研究报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统和方法，可以提供与实际工况相仿的接线方式和运行方式，并且该试验回路简单、灵活，高效仿真间隙击穿产生的过电压情况，通过该试验，可以验证仿真计算结果及施加的限压措施的正确性和有效性，更好地掌握该快速暂态过电压的特性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种串补平台快速暂态过电压模拟试验系统，所述试验系统包括直流电源、隔离开关、模拟串补装置和模拟接地线；所述直流电源一端接地，另一端通过所述隔离开关连接模拟串补装置，所述模拟串补装置通过模拟接地线接地；所述直流电源输出直流电压不小于30kV。

所述模拟串补装置包括模拟串补平台，以及安装在模拟串补平台上的试验回路和测试设备；所述测试设备包括电流传感器、第一分压器和第二分压器。

所述模拟串补平台为钢结构平台，所述钢结构平台由支撑绝缘子支撑实现对地绝缘，采用主梁和次梁的结构，且钢结构平台上铺设钢网。

所述试验回路包括电抗器、高压母线、阻尼电阻、脉冲电容器、低压母线和火花间隙；所述电抗器一端通过高压母线连接阻尼电阻，另一端连接火花间隙的高压端，所述火花间隙的低压端通过连接线连接低压母线，同时该连接线上安装电流传感器，所述火花间隙的低压端通过第一分压器连接到钢结构平台上，所述低压母线的另一端通过连接线连接到脉冲电容器低压端，所述脉冲电容器的高压端连接阻尼电阻；所述模拟接地线与低压母线上连接脉冲电容器的一端相连，模拟接地线的另一端接地。

所述低压母线通过第二分压器和平台等电位连接线分别连接钢结构平台。

所述脉冲电容器的容量不小于0.1uF，其电压不低于30kV；所述电抗器为干式电抗器。

所述火花间隙为触发型火花间隙，触发型火花间隙的自放电电压值不低于30kV，并且可以进行触发放电。

所述电流传感器、第一分压器和第二分压器的响应频率均不低于100MHz；所述电流传感器、第一分压器和第二分压器用于测量试验时产生的暂态电流和暂态电压，各自的输出信号由暂态记录仪或示波器存储后进行分析。

所述直流电源通过隔离开关连接到阻尼电阻和脉冲电容器之间，实现控制直流电源给脉冲电容器充电。

本发明还提供一种通过试验系统进行串补平台快速暂态过电压模拟试验方法，包括以下步骤：

步骤1：将隔离开关闭合，由直流电源向脉冲电容器充电；

步骤2：当脉冲电容器的电压达到设定值后，断开隔离开关；

步骤3：由电抗器、高压母线、阻尼电阻、脉冲电容器、低压母线、火花间隙形成试验回路，使火花间隙导通放电；

步骤4：通过电流传感器、第一分压器和第二分压器测量被侧试点的暂态电流和暂态电压；