交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法技术

本发明专利技术公开了一种交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其包括以下步骤：步骤1、判断500kV瓷柱式断路器故障类型，所述故障类型包括外绝缘故障和内绝缘故障；步骤2、当故障类型为外绝缘故障时，对干弧距离进行优化；当故障类型为重击穿故障时，提高灭弧室气压或者投入选相分闸功能；当故障类型为触头喷溅金属异物导致灭弧室电场畸变时，改进触头材质；当故障类型为灭弧室弧触头对瓷套内壁径向击穿时，优化均压电容器与灭弧室布置结构。本发明专利技术根据不同故障类型提出不同提高断路器绝缘性能的优化方法，确保断路器在频繁投切交流滤波器组并且经受较高的暂态恢复电压的情况下，不会发生灭弧室内部重击穿以及外绝缘闪络等绝缘故障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流滤波器用500kV瓷柱式断路器运用在交直流工况下绝缘性能优化的方法，其通过分析交流滤波器(以下简称ACF)特殊运行工况对断路器绝缘性能的影响，针对性提出交流滤波器用断路器的绝缘性能优化方法。
技术介绍
ACF用500kV瓷柱式断路器开断过程中，由于系统参数和工作条件的改变，会引起电容器和电感间的电磁能量转换，造成内部过电压。同时在断开后，断口间需要承受交直流混合过电压共同作用，这是普通交流系统断路器没有的运行工况。此外，对于直流换流站中交流滤波器组容量大，投切频繁，其断路器投切操作时除应满足一般交流断路器的常规要求外，触头需要承受合闸时涌流的累积烧蚀以及频繁操作的机械磨损。这些都有可能是影响滤波器断路器安全运行的因素。交流滤波器用断路器与普通断路器主要存在的区别有3点：(1)ACF断路器需切断容性负载，暂态恢复电压TRV(Transient Recover Voltage)较高，可能会引起断路器重击穿，需要在技术规范书要求用于投切交流滤波器的断路器型式试验TRV通过1470kV的试验验证，这个数值要求均比GB1984-2014、GB11022-2011相关规定值苛刻。(2)交流滤波器断路器投切频繁，根据对各换流站统计结果，平均每组ACF断路器200次/月，而一般的交流场断路器每组一年的开断次数都达不到60次，投切过程中，频繁的触头机械磨损、合闸涌流的电弧烧蚀以及开断容性负载TRV对绝缘介质的考验以及承受交直流混合电压，均使ACF断路器运行在一个恶劣的工况下，对断路器本身绝缘设计以及装配工艺提出更高的要求。(3)ACF断路器需采用合闸选相装置，对断路器时间特性的分散性要求非常严格，各厂家要求不同，根据标准《GB/T 30846-2014具有预定极间不同期操作高压交流断路器》要求，断路器必须保证单一断口分合闸时间的偏差在±1ms以内。目前国内断路器制造厂对于ACF断路器的绝缘特性及运行可靠性研究较
少，除了依据技术规范书要求，进行断路器TRV 1470kV耐受试验以及建议加装选相合分闸装置外，其结构与技术条件与常规交流场断路器并无太大区别。总体来说，国内外目前对于断路器在交直流混合叠加下的绝缘特性研究不多，因此对用于ACF的断路器的绝缘性能仍旧沿用常规的绝缘设计，导致故障频发，据统计2014～2015年间，某型号断路器在NZ换流站发生了8次灭弧室内部重击穿，1次爆炸以及3次外绝缘闪络，另一型号断路器在QX换流站发生了1次爆炸事故。因此，本专利技术专利将提出一种基于交流滤波器组交直流叠加工况对断路器的影响可以有效提高断路器绝缘性能的优化方法。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术的目的在于基于交流滤波器组交直流叠加工况对断路器的影响，提出提高断路器绝缘性能的优化方法，确保断路器在频繁投切交流滤波器组并且经受较高的暂态恢复电压的情况下，不会发生灭弧室内部重击穿以及外绝缘闪络等绝缘故障。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：一种交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其包括以下步骤：步骤1、判断500kV瓷柱式断路器故障类型，所述故障类型包括外绝缘故障和内绝缘故障，其中，所述内绝缘故障包括重击穿、触头喷溅金属异物导致电场畸变以及灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿；步骤2、当500kV瓷柱式断路器故障类型为外绝缘故障时，对干弧距离进行优化；当500kV瓷柱式断路器故障类型为重击穿故障时，提高灭弧室SF6气体压强或者投入选相分闸功能；当500kV瓷柱式断路器故障类型为触头喷溅金属异物导致电场畸变时，改进触头材质；当500kV瓷柱式断路器故障类型为灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿时，优化均压电容器与灭弧室布置结构。所述对干弧距离进行优化的方法是加长灭弧室瓷套长度，并同时加长与所述灭弧室瓷套对应的均压电容器瓷套长度，以增加爬电距离。所述对干弧距离进行优化的方法是将单个灭弧室瓷套在原有长度基础上至少增加200mm、并将该单个灭弧室瓷套对应的均压电容器瓷套在原有长度基础上增加相应的长度。提高灭弧室SF6气体压强的方法是在原灭弧室SF6气体压强的基础上增加0.1MPa～0.2MPa。优化均压电容器与灭弧室布置结构的方法是将均压电容器瓷套和灭弧室由原有的垂直方向的上下布置结构更改为同一水平面上的左右布置结构。所述判断500kV瓷柱式断路器故障类型的方法包括以下步骤：步骤1、通过500kV瓷柱式断路器故障滤波设备中故障电流波形提取故障电流波形特征数据，所述故障电流波形特征数据包括熄弧后至出现故障电流的时间t1、故障电流持续时间t2以及故障电流波形特点；步骤2、根据故障电流波形特征数据判断故障类型：第一种情况：当熄弧后至出现故障电流的时间t1不小于400ms且不大于2000ms时，同时故障电流波形出现持续击穿电流时，则故障类型为外绝缘故障；第二种情况：当熄弧后至出现故障电流的时间t1不小于7ms且不大于9ms，故障电流持续时间t2小于等于2ms，同时故障电流波形出现高频单波峰、高频单波振荡峰以及高频振荡衰减中的任一种时，查看灭弧室瓷套内壁是否出现烧蚀痕迹，如果灭弧室瓷套内壁没有出现烧蚀痕迹，则故障类型为重击穿，反之，则故障类型为灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿；第三种情况：当熄弧后至出现故障电流的时间t1不小于10ms且不大于100ms时，同时故障电流波形出现多次燃弧熄弧后稳定于正常电流时，则故障类型为触头喷溅金属异物导致电场畸变(即导致灭弧室内部电场发生畸变)。本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：通过该评估方法可以准确地判别因本体绝缘设计不足500KV瓷柱式双断口断路器的故障类型，根据不同故障类型提出不同提高断路器绝缘性能优化方法，确保断路器在频繁投切交流滤波器组并且经受较高的暂态恢复电压的情况下，避免发生灭弧室内部重击穿以及外绝缘闪络等绝缘故障。附图说明图1为本专利技术一种交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法的流程图；图2是故障类型判断方法的流程图；图3是故障电流为击穿电流的典型波形；图4是故障电流为高频单波峰的典型波形；图5是故障电流为高频单波振荡峰的典型波形；图6是故障电流为高频振荡衰减的典型波形；图7是故障电流为多次燃弧熄弧后稳定于正常电流的典型波形；图8为现有均压电容器和灭弧室的布置结构图；图9为本专利技术均压电容器和灭弧室的优化布置结构图；图10为图9的A向结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的内容做进一步详细说明。实施例一、基于ACF断路器绝缘故障类型的统计分析根据国内外ACF断路器绝缘故障缺陷统计，ACF瓷柱式断路器绝缘故障主要分为4类，分别是：1)灭弧室干弧距离不足导致在潮湿多雨天气发生外绝缘闪络；2)灭弧室熄弧后弧触头之间发生重击穿；3)灭弧室中弧触头喷溅金属异物导致灭弧室内部电场畸变从而出现内部闪络；4)均压电容器与灭弧室布置不当导致均压电容器与灭弧室存在较大电压差从而出现弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿。ACF断路器绝缘性能优化的流程请参照图1所示，ACF断路器绝缘性能优化的方法是包括根据故障设备的特征波形判断断路器的故障类型，然后根据不同的故障类型给出不同的解决方案。其中：二、故障类型的判断方法特征波形是指在发生闪络时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、判断500kV瓷柱式断路器故障类型，所述故障类型包括外绝缘故障和内绝缘故障，其中，所述内绝缘故障包括重击穿、触头喷溅金属异物导致电场畸变以及灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿；步骤2、当500kV瓷柱式断路器故障类型为外绝缘故障时，对干弧距离进行优化；当500kV瓷柱式断路器故障类型为重击穿故障时，提高灭弧室SF6气体压强或者投入选相分闸功能；当500kV瓷柱式断路器故障类型为触头喷溅金属异物导致电场畸变时，改进触头材质；当500kV瓷柱式断路器故障类型为灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿时，优化均压电容器与灭弧室布置结构。

【技术特征摘要】
1.一种交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1、判断500kV瓷柱式断路器故障类型，所述故障类型包括外绝缘故障和内绝缘故障，其中，所述内绝缘故障包括重击穿、触头喷溅金属异物导致电场畸变以及灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿；步骤2、当500kV瓷柱式断路器故障类型为外绝缘故障时，对干弧距离进行优化；当500kV瓷柱式断路器故障类型为重击穿故障时，提高灭弧室SF6气体压强或者投入选相分闸功能；当500kV瓷柱式断路器故障类型为触头喷溅金属异物导致电场畸变时，改进触头材质；当500kV瓷柱式断路器故障类型为灭弧室弧触头对灭弧室瓷套内壁径向击穿时，优化均压电容器与灭弧室布置结构。2.根据权利要求1所述的交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其特征在于，所述对干弧距离进行优化的方法是加长灭弧室瓷套长度，并同时加长与所述灭弧室瓷套对应的均压电容器瓷套长度，以增加爬电距离。3.根据权利要求2所述的交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其特征在于，所述对干弧距离进行优化的方法是将单个灭弧室瓷套在原有长度基础上至少增加200mm、并将该单个灭弧室瓷套对应的均压电容器瓷套在原有长度基础上增加相应的长度。4.根据权利要求1所述的交流滤波器用500kV瓷柱式断路器绝缘性能优化方法，其特征在于，提高灭弧室SF6气体压强的方法是在原灭弧室SF6气体压强的基础上增加0.1MPa～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：张长虹，黎卫国，陈伟民，楚金伟，杨旭，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，
类型：发明
国别省市：广东;44