（国网山西省电力公司检修公司030006）
摘要：为确保交流特高压输电工程的安全可靠，结合我国特高压交流工程分析了1000kVGIS操作过电压、特快速瞬态过电压(VFTO)以及潜供电流的影响，并阐述了具体的解决方案。
关键词：特高压；GIS；操作过电压；特快速瞬态过电压；潜供电流
1.引言
特高压开关设备是引入特高压输电技术，建设特高压主干电网的主要技术装备之一，
我国1000kV交流特高压工程从降低输电成本考虑，本文以平高电气供货的ZF27-1100（L）/Y6300-50型GIS设备为例来介绍百万伏开关设备研发中所遇到的操作过电压、雷击过电压、VFTO、绝缘等众多疑难课题，从而满足特高压试验示范工程安全运行的要求。
2．主要技术措施
2.1GCB加装分合闸电阻限制操作过电压
1000kVGIS主要特点之一，是它用于紧凑性线路，并使变电站设备的绝缘配合相比500kV电力系统更为先进。虽然运行电压相比500kV电力系统增加一倍，但l000kVGIS的雷电冲击耐受水平(LIWV)仅约为1.5倍，这就有必要开发更高性能的避雷器,将LIWV降至2400kV。同时为了采取有效措施降低特高压断路器关合和开断时的操作过电压,将输电线路的操作过电压降至1.7p.u.以下，除加装带有常规的合闸电阻外，还采用了分闸电阻。
1）特高压断路器的合闸电阻
关于特高压操作过电压限制方法，研究表明，若断路器不装合闸电阻，仅靠线路两侧MOA限制合闸操作过电压，当线路超过200km时，线路中间部分相对地统计过电压标么值可能超过1.8p.u.，当线路长度增至400-600km时，线路中间部分相对地统计过电压标么值增加到1.9～2.1p.u.，相间统计过电压标么值增加到3.3～3.5p.u.，即使使用选相合闸装置，过电压虽有明显降低，但仍然较大，相当一部分高于建议标么值的1.6～1.7p.u.以下水平，因此对特高压线路仅靠MOA和选相合闸装置限制过电压是不够的。因此采用合闸电阻是限制操作过电压的较传统且有效的措施。
2）特高压断路器的分闸电阻
为了限制操作过电压，除使用合闸电阻外，还需加装分闸电阻。通过试验结果可以发加装了分闸电阻可有效控制操作过电压在1.6～1.7p.u.以下。而为了简化1000kVGIS设计结构、降低制造难度，合闸和分闸通常共有1个电阻和辅助触头，但对合闸电阻和分闸电阻的最佳阻值的要求不同，且辅助触头滞后分断和提前关合的时间也不同，针对我国特高压工程系统参数、过电压的需要限制水平以及线路的情况，通过计算确定，在特高压断路器断口处并联600Ω/相的分合闸电阻，并使合闸时电阻辅助断口提前主断口10ms关合，分闸时电阻辅助断口滞后主断口30ms分断即可有效抑制操作过电压。
2.2DS加装并联电阻抑制VFTO
特快速瞬态过电压(VFTO)是指波前时间在3～100ns范围内的瞬态过电压，主要来源于隔离开关操作，也可以称为隔离开关操作过电压，隔离开关操作过程中，由于其动触头移动速度较慢，会引起触头间的多次的预击穿或重击穿。由于1000kV变压器是经过架空线和GIS套管相连接，中间距离较远，其VFTO衰减较快，对变压器并不构成威胁。VFT0的危害对象侧重于GIS本体。实际运行经验也证明VFTO不仅会造成GIS内部导体对地击穿，同时也会造成绝缘支柱和套管闪络等事故。由于VFTO频率高而过电压波头上升陡度大，无间隙的金属氧化物避雷器也很难限制。在1000kV下，开合操作GIS的隔离开关会产生重击穿冲击，如果不采取措施控制，可能产生幅值达2.8p.u.的过电压，超过雷电冲击电压2400kV限值。
为了防止VFTO而采取的措施是在隔离开关断口并联一个电阻。经试验证明，随着并联电阻值的增加，VFTO值降低。并联电阻在300～1000Ω范围内，VFTO值变化很小，且均在允许范围内，但是随着并联电阻值的增加，并联电阻上的电压也相应增加。每次重击穿时，并联电阻的值与并联电阻吸收能量成正比，在300～1000Ω范围内时并联电阻吸收能量变化最小。综合分析上述关系，在GIS隔离开关的设计和制造中采用了500Ω的并联电阻。
2.3采用快速接地刀闸(HSGS)开断潜供电流
当线路发生单相接地故障时，非故障相仍处在工作状态。由于各元件之间存在电容，同时，由于故障相与非故障相之间存在互感，所以形成潜供电流，经试验证明，在1000千伏下，当发生单相短路故障时，断路器开断后线路侧的潜供电流增大，单相对地闪络电弧要用4秒左右才能熄灭，这使断路器的快速重合闸无法实现。因此引入快速接地刀闸（HSGS），在断路器单分后1秒内熄灭潜供电弧为断路器重合闸赢得无电流间歇时间。对于HSGS，需要设置压气式灭弧室以熄灭较大的静电感应电流，同时具有关合短路电流的能力。
2.4开发高性能避雷器
采用高梯度、高性能氧化锌阀片组装的1000kVS.A，技术参数达到：额定电压828kV；标称放电电流20kA；雷电冲击电流（10kA）下残压1620kV；雷电冲击耐受电压2400kV。
在GIS避雷器研发过程中使用了大容量电阻片，增大2ms方波耐受电流，以留有足够的容量裕度。并使伏安特性更加平坦，从而降低雷电压比和操作压比，即降低保护水平，又通过提高电阻片允许荷电率，以保证预期使用寿命。
2.5GCB配用新设计的大功率液压操动机构
开发与之配套的新的大功率、高速渡压操动机构,采用集成块式结构，具有动作快，特性稳定，低噪声及无磨损，耐气候变化和环境条件的能力强等特点。该机构采用进口控制阀，液压管路全部内置，无渗漏，结构新颖，外观简捷、紧凑。每相均有一套独立的液压系统，可分相操作，实现单相自动重合闸，通过电气联动，也可实现三相自动重合闸。并能使断路器主断口的分闸速度达到8m/s，固分时间<7ms，满足10000次分合操作的耐久性试验和2周波开断时间的要求。
3结束语
1）1000kVGIS断路器加装分合闸电阻来抑制操作过电压。分合闸电阻的电阻值为600Ω/相，合闸时电阻辅助提前主断口10ms关合，分闸时电阻辅助滞后主断口30ms分断。
2）1000kVGIS隔离开关使用500Ω的并联电阻可有效降低VFTO所产生的影响。
3）1000kVGIS可使用快速接地刀闸来快速熄灭线路接地故障时所产生的潜供电流，从而提高重合闸的成功率。
4）1000kVGIS使用了高性能避雷器，使用了大容量电阻片，增大2ms方波耐受电流，满足了雷电和操作压比低、允许老化荷电率高、工频过电压耐受能力强等等要求。
5）1000kVGIS配备了大功率液压操动机构，能使断路器主断口的分闸速度达到8m/s，固分时间<7ms，满足10000次分合操作和2周波开断时间的要求。
参考文献：
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