特高壓GIS 中隔離開關的電場參數與操作實驗

康雪晶 包聯霜

（平高集團有限公司，河南 平頂山 467099）

近年來，隨著我國經濟社會的不斷進步，尤其是工業文明對社會發展的促進作用越來越明顯，高壓輸送電得到了全社會的普遍關注。而在特高壓GIS（氣體絕緣變電站）中，隔離開關的動靜觸頭對于開關的開斷位置和靜電極的懸浮狀態會產生直接影響[1]。即便是在其他電工設備的電場中也可能遭遇同類問題——特高壓電容式套管與電容分壓器之間的電場故障、 合成絕緣子的電場分布以及復雜截面結構的阻抗計算等。可見，在特高壓電網建設的關鍵設備中，GIS（氣體絕緣變電站）是重要的組成部分，其中的隔離開關是氣體絕緣變電站中的關鍵部件[2]。

1 特高壓GIS 中隔離開關的電場參數計算與分析

對特高壓GIS 來說，網格的大小和部件的尺寸多少、幾何形狀的規格等，與隔離開關的氣室結構及其復雜性直接相關。因此，對其電場參數進行計算時會遭遇一定的困難。比如，結構的不規則性會阻礙劃分網格，通過直接剖分的方式可能會導致網格質量出現偏差。從這個角度講，需要借助設定的網格劃分控制工具對不規則結構進行剖分。這樣做的目的不只在于控制網格劃分的方式和形狀，還與計算數據的分布特征相適應。

為了實現以上目的，需要打開隔離開關室中的接地開關，然后對隔離開關閉合與打開時的電場情況進行計算。若隔離開關處于閉合狀態，隔離開關與接地開關的靜觸頭加電壓1 100kV，采用金屬外殼接地的方式，使電壓為零；若隔離開關處于打開狀態，隔離開關的動觸頭與接地開關的靜觸頭上，要加電壓1 100kV，此時，隔離開關靜觸頭與接地開關動觸頭加電壓為零，同樣使金屬外殼接地。在此類操作過程中，如果接地開關的靜觸頭較大（即直徑增大），則電場的分布較為均勻，尤其在觸頭的邊倒角部分，電場的分布更加密集，電場強度大。

此外，在操作過程中，由于沿面閃絡場強與擊穿場強度相比較小，所以，需要對盆子表面這一隔離開關室中絕緣的薄弱環節加以重點關注[3]。比如，要對盆式絕緣子上的電場分布進行仔細全面的分析和計算。尤其是靠近盆子端部的電場部分，因其強度較大，所以對盆子端部的結構設計要格外精細。當然，當隔離開關處于閉合狀態時，殼體表面電場強度的最大值和斷開狀態時的電場強度并不存在較大差別。此外，需要引起特別注意的是，特高壓GIS 的氣室內部電場強度最大值會出現在接地開關靜觸頭表面上，而在靜電極兩邊圓倒角部分，其場強也處于高位。因此，要對特高壓GIS 隔離開關氣室內部的接地開關靜觸頭表面的電場強度予以重點關注，在設計時應該考慮改變靜觸頭的結構和大小，目的在于有效提高耐壓能力，降低表面場強。

2 特高壓GIS 中隔離開關的操作實驗及其需要注意的問題

在特高壓GIS 隔離開關的電場試驗示范工程中，全部GIS隔離開關都要完成帶電操作實驗，以保證設備在試驗過程中不出現異常情況。但是，由于多種因素的影響，在實驗過程中還是會出現一些問題和困難，需要采取有效措施加以處理。比如，SF6體積密度在線監測系統可能存在誤報警的情況，這種情況可能出現在氣室中，通過高壓報警的形式呈現，為此，需要在現場斷開報警氣室對應的傳感器電源，然后再對其進行供電，以使監測系統恢復到正常工作狀態； 或者直接從主控室斷開監測系統電源之后，再采取供電。在分析之后發現，這種誤報警產生的原因在于GIS 隔離開關帶電操作會產生較高TEV 的干擾，以至系統產生了誤報情況。處理辦法為：將TEV 和特高壓GIS 殼體直接相連，然后使監測系統的壓力傳感器在較強電磁干擾下，借助電纜傳遞至監測系統的剩余部分。

3 結束語

除了文中所述的操作實驗需要注意外，在特高壓GIS 隔離開關操作時，觸頭間隙可能會發生多次擊穿重燃情況，從而導致快速暫態過電壓（VFTO）的出現。所以，需要對特高壓GIS 中隔離開關的電場參數進行精確的計算和研究，并以此為基礎，借助電磁能量的方法，計算出電場與電場能量密度，這對不同形狀、不規則的電容計算有明顯的幫助。

[1]徐建源，司秉娥，林莘，路潞.特高壓GIS 中隔離開關的電場及參數計算[J].高電壓技術，2008（7）：1324-1329.

[2]Barbara Florko wsk，Andrzej Jackowicz- Korczynski，Mieczyslaw Timler.Analysis of electric field distribution around the high- voltage overhead transmission lines with an ADSS fiberoptic cable [J].IEEE Transactions on Power Delivery，2004 （3）：1183-1188.

[3]徐建源等.基于虛擬介電常數法的特高壓GIS 中隔離開關電場參數計算[J].電工技術學報，2008（5）：37-42.