徐翠麗

摘 要：本文對換流站閥廳用的接地開關(guān)的總體設(shè)計方案進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并對設(shè)計完成的換流站閥廳用的接地開關(guān)的做了一定的型式試驗及對接地開關(guān)在實際中的具體應(yīng)用情況做了講解。

關(guān)鍵詞：潛供電弧；電力系統(tǒng)；接地開關(guān)；參數(shù)；設(shè)計方案

一、緒論

在電力系統(tǒng)中，接地開關(guān)逐漸成為了電力系統(tǒng)中不可缺少的電力設(shè)備之一。依據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，接地開關(guān)一般可大致劃分為敞開式結(jié)構(gòu)和封閉式結(jié)構(gòu)兩種，敞開式結(jié)構(gòu)的接地開關(guān)通電線路通常是暴露在大氣中，這種原理類似于隔離開關(guān)的接地刀閘。封閉式式結(jié)構(gòu)的接地開關(guān)采用的導(dǎo)電系統(tǒng)通常為在充滿SF6 的絕緣介質(zhì)當(dāng)中?？焖俳拥亻_關(guān)的作用為實現(xiàn)將電路中大電流的進(jìn)行有效的關(guān)合，能夠?qū)崿F(xiàn)將短路故障的電路多次關(guān)合而不至于損壞。

在特高壓的輸電線路中，當(dāng)輸電線路存在單相接地故障時，輸電線路上會產(chǎn)生潛供電弧。目前，并聯(lián)電抗器中性點接小電抗和使用快速接地開關(guān)是抑制潛供電弧的兩個主要的方法。通常相間或者相對的兩個接地電容可能會和并聯(lián)電抗器的阻抗構(gòu)成共同組成一個諧振回路，所以一般要采取一定的預(yù)防措施，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)起到的保護(hù)的作用，所以現(xiàn)在電氣設(shè)備通常采用快速接地開關(guān)來實現(xiàn)熄弧。通常是把將快速接地開關(guān)安裝在線路的兩端，這樣做的目的是能夠?qū)⒐收宵c的開放性電弧轉(zhuǎn)換為開關(guān)內(nèi)的壓縮性電弧，這樣降低流過接地開關(guān)電流的大小，使流過接地開關(guān)的電流只有數(shù)百安培，能夠?qū)崿F(xiàn)較容易的開斷。只要能夠保證快速接地開關(guān)使故障點的潛供電流大大降低，就能夠使電弧容易熄滅，所以接地開關(guān)的重要作用體現(xiàn)在對潛供電流的降低和恢復(fù)電壓的限制上。

二、接地開關(guān)正常使用的條件和基本參數(shù)

（1）產(chǎn)品能夠滿足正常使用的條件。a.接地開關(guān)周圍環(huán)境的溫度：0℃～+40℃；b.接地開關(guān)所處環(huán)境的相對濕度：不大于

60%（20℃）；c.接地開關(guān)的安裝處不能有頻繁的強烈震動或周圍設(shè)置有易燃、易爆的物質(zhì)和某些化學(xué)腐蝕性的氣體。（2）產(chǎn)品基本參數(shù)。閥廳接地開關(guān)是由AREVA公司設(shè)計制造而成。

三、閥廳接地開關(guān)總體設(shè)計方案

如圖1所示，依據(jù)閥廳接地開關(guān)所處的位置特點和換流站閥廳內(nèi)設(shè)備布置的情況，在換流站的閥廳中，通常會設(shè)置有換流閥（三相四重閥）、各種套管、閥組的避雷器和電壓分壓器等高電壓工作設(shè)備，四重閥與換流變壓器和避雷器之間的連接需要依靠大量的母線來連接。一般套管是用在實現(xiàn)換流閥與交流系統(tǒng)的連接的設(shè)備，套管主要包括穿墻的套管、交流電路中換流變壓器處于閥側(cè)的繞組套管、直流電路中油浸式平波電抗器距閥側(cè)較近的套管。一般套管的結(jié)構(gòu)有多種，通常為實心、充氣或者油絕緣。針對高壓電氣設(shè)備的接地情況，必須實現(xiàn)接地開關(guān)的靈活的布置以方便日后對接地進(jìn)行檢修，并且要求接地開關(guān)必須適當(dāng)?shù)陌才旁陂y廳內(nèi)部，考慮經(jīng)濟成本，不能使接地開關(guān)過度占用閥廳的面積。

圖1 閥廳內(nèi)各種高壓設(shè)備位置圖

所以，閥廳內(nèi)的接地開關(guān)一般為側(cè)墻式安裝，接地開關(guān)的本體適當(dāng)裝在閥廳內(nèi)的墻面上，并且使接地靜觸頭能適當(dāng)?shù)陌惭b在各種高壓設(shè)備上，這樣可以方便地對高壓設(shè)備提供接地。

閥廳接地開關(guān)主要由墻面上的本體部分和安裝在各種高壓設(shè)備上的接地靜觸頭組成。底座裝配、齒輪箱裝配和操動機構(gòu)共同構(gòu)成了接地開關(guān)的本體部分，底座裝配上安裝有接地刀桿，通過接地刀桿的運動插入接地靜觸頭實現(xiàn)對安裝接地靜觸頭設(shè)備的接地作用。本體的齒輪箱內(nèi)裝有兩個正交的錐形齒輪，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換操動機構(gòu)的運動方向，四連桿結(jié)構(gòu)由齒輪箱內(nèi)的拐臂和底座裝配的轉(zhuǎn)動座及拉桿共同構(gòu)成。接地開關(guān)承受的電壓是依據(jù)不同安裝位置決定的，為了能夠?qū)崿F(xiàn)不同位置的接地開關(guān)都能夠順利的進(jìn)行分合閘，一般在本體的底座上設(shè)置有一對正交的錐齒輪，能夠使其與接地刀桿同時運動，通過配重塊的重力矩變化來實現(xiàn)對接地刀桿分合閘過程中的重力矩的平衡，以實現(xiàn)接地開關(guān)運動高可靠性的運行。

為了將電暈對閥廳內(nèi)接地開關(guān)的影響降到最低，一般我們會在接地開關(guān)中裝有屏蔽環(huán)，它對產(chǎn)品的電暈放電有很好的控制效果。電暈放電不僅會損耗大量的能量，而且會嚴(yán)重干擾周圍的通訊設(shè)備，危害十分嚴(yán)重。由于本身是與外界環(huán)境隔絕的，所以我們必須嚴(yán)格限制電暈放電所產(chǎn)生的無線電干擾和噪音干擾。電壓的高低并不會影響電暈放電的多少，電暈放電只與電極上的電場強度大小有關(guān)。所以在設(shè)計接地開關(guān)屏蔽環(huán)時，首先要控制好屏蔽環(huán)表面的場強大小，使它在額定的電壓范圍內(nèi)最大場強要低于起始電暈放電場強。接地開關(guān)的額定電壓與它在閥廳中的位置也有關(guān)系，在換流變壓器的閥繞組側(cè)所承受的電壓為直流電壓疊加交流電壓。在直流的作用下，自由電荷在不同介質(zhì)分界面上達(dá)到穩(wěn)定分布后，電流場分布亦達(dá)到穩(wěn)態(tài)，這時接地開關(guān)本體內(nèi)部的場強分布就完全由它的介質(zhì)電阻率的高低決定。所以，為了能夠使閥廳內(nèi)的空氣凈距減至最小，需要將高壓設(shè)備的接地靜觸頭加裝上均壓球，以達(dá)到對電場改善的目的，從而實現(xiàn)減小電暈。

閥廳接地開關(guān)的原理為：首先是操動機構(gòu)執(zhí)行指定的動作，然后閥廳接地開關(guān)利用垂直的連桿來使齒輪箱內(nèi)的錐齒輪轉(zhuǎn)動起來，并將操動機構(gòu)由水平的旋轉(zhuǎn)動作轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪钡膭幼?，再通過齒輪箱中的拐臂、聯(lián)桿和轉(zhuǎn)動座構(gòu)成的四連桿系統(tǒng)共同帶動接地刀桿實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)安裝有動觸頭的接地刀桿上插入或離開接地靜觸頭，從而能夠?qū)崿F(xiàn)接地開關(guān)的分合閘操作。首先要注意對接地開關(guān)的動觸頭進(jìn)行一定的處理，一般實行銅鍍銀處理，要注意在端部設(shè)計時采用錐度導(dǎo)向，這樣能夠方便插入接地靜觸頭時有效的減少操作動作帶來的阻力，實現(xiàn)順暢插入。對接地的靜觸頭的處理一般是采用環(huán)形的玫瑰瓣觸指，觸指通常采用鍍銀處理，并且通常要在靜觸頭上安裝有環(huán)形的彈簧，為了能夠?qū)崿F(xiàn)與動觸頭的多片同時接觸，實現(xiàn)電路中電流通過壓緊的銀-銀觸頭流過。

一般接地刀桿是通過自身的重量與安裝在底座上的配重塊配合來實現(xiàn)保持平衡，因為接地刀桿與配重塊都是做圓周的旋轉(zhuǎn)運動，所以刀桿的重力矩變化曲線在擬合后可以實現(xiàn)保持平衡，來實現(xiàn)接地開關(guān)操作有較高的平穩(wěn)可靠性。

結(jié)束語：能源資源和經(jīng)濟社會發(fā)展不均衡是我國當(dāng)前的基本國情，所以發(fā)展特高壓輸電及直流輸電就更加有必要了。根據(jù)負(fù)荷分布特點，特高壓交流定位于近距離小容量供電，使一些大型電廠在特高壓交流電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)都能就近接入；特高壓直流定位于遠(yuǎn)距離得大型能源基地進(jìn)行大容量外送。將這兩種電網(wǎng)結(jié)合起來構(gòu)成復(fù)合電網(wǎng)就能充分發(fā)揮各自的功能和優(yōu)勢，使電網(wǎng)扥安全性和經(jīng)濟性大大提高。為了實現(xiàn)西電東送、南北互供的需要，我國研制出了換流站閥廳接地開關(guān)，這是結(jié)合國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司的發(fā)展建設(shè)，提出的一個前瞻性項目。閥廳接地開關(guān)是直流工程閥廳內(nèi)設(shè)備的重要組成部分，能保障閥廳內(nèi)設(shè)備正常檢修，是換流站直流場設(shè)計布置的重要設(shè)備。

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