一種螺旋管式阻尼母線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電網(wǎng)運(yùn)行的裝置，具體涉及一種螺旋管式阻尼母線。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體絕緣組合電器(GIS)內(nèi)部絕緣性能好，母線沒有電暈因而損耗很小，隔離開關(guān)操作時(shí)，母線上殘余電荷容易在母線段上形成折反射行波。這種行波，幅值和頻率都很高，稱之為快速陡波過電壓(VFTO) JFTO上限頻率可達(dá)5MHz至40MHz，這對(duì)GIS內(nèi)部絕緣支撐件、盆式絕緣子及其它部件會(huì)產(chǎn)生危害，特別是對(duì)通過油氣套管與GIS相連接的變壓器、電抗器的危害更大。GIS電壓等級(jí)越高，一次設(shè)備相對(duì)絕緣水平是降低的，VFTO存在所產(chǎn)生的各種危害風(fēng)險(xiǎn)就越高。
[0003]VFTO不僅危害一次設(shè)備，對(duì)二次系統(tǒng)的危害也很嚴(yán)重。二次弱電系統(tǒng)前移至一次設(shè)備附近。同時(shí)一次設(shè)備附近還大量安裝了狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，隔離開關(guān)操作產(chǎn)生的過電壓，是導(dǎo)致二次故障最主要原因之一，特別是安裝在一次設(shè)備附近的二次系統(tǒng)故障率很高。
[0004]VFTO通過GIS出線套管向空中發(fā)射的高頻干擾信號(hào)十分強(qiáng)烈。試驗(yàn)平臺(tái)附近的帶電考核設(shè)備所接二次系統(tǒng)，也常常出現(xiàn)故障。作為智能電網(wǎng)一次設(shè)備的特征之一，電子式互感器的故障率也很高，且往往發(fā)生在二次系統(tǒng)，包括前置電路、采集卡及數(shù)據(jù)處理單元，造成死機(jī)、亂碼或損毀。其中一個(gè)重要影響因素就是隔離開關(guān)操作產(chǎn)生的電磁干擾造成的，包括隔離開關(guān)操作導(dǎo)致的一次設(shè)備接地端瞬間地電位升高。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種螺旋管式阻尼母線。采用一段能夠消耗電子流能量的螺旋管式阻尼母線，通過改變母線波阻抗的方式，增加母線有功損耗，抑制行波的發(fā)展，達(dá)到降低VFTO的幅值，降低VFTO頻率的目的。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]一種螺旋管式阻尼母線，所述阻尼母線采用能夠消耗電子流能量的螺旋管式阻尼母線；
[0008]所述阻尼母線的導(dǎo)電管為螺旋槽結(jié)構(gòu)的螺旋管；
[0009]所述螺旋槽間的間隔相等，槽的寬度在其徑向由外至內(nèi)逐漸變小，形成放電間隙，發(fā)生放電并損耗母線電荷能量。
[0010]所述螺旋槽兩端可以并聯(lián)阻尼電阻，并聯(lián)的阻尼電阻分單匝并聯(lián)或多匝并聯(lián)；
[0011]阻尼電阻的單匝并聯(lián)指將含有阻尼電阻R的電路與螺旋槽并聯(lián)；
[0012]阻尼電阻的多匝并聯(lián)指將多個(gè)所述單匝并聯(lián)串聯(lián)。
[0013]所述含有阻尼電阻R的電路為:將阻尼電阻R與殘余電感Lr串聯(lián)，串聯(lián)后與匝間電感L并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與匝間間隙g和匝間間隙放電弧道電阻r串聯(lián)后的電路并聯(lián)。
[0014]所述多匝并聯(lián)包括:2匝并聯(lián)、3匝并聯(lián)、4匝并聯(lián)或5匝并聯(lián)。
[0015]所述阻尼電阻安裝在阻尼母線導(dǎo)電管中間，提高阻尼母線的機(jī)械強(qiáng)度，減少阻尼電阻的殘余電感。
[0016]所述阻尼母線的螺旋管匝間并聯(lián)的阻尼電阻是串聯(lián)在一起的，阻尼電阻通過嵌件或彈簧篇與螺旋管電氣連接。
[0017]所述阻尼電阻R的阻值大小可以調(diào)節(jié)。所述殘余電感Lr的匝數(shù)與感抗的平方成正比。阻尼母線螺旋管的中部安裝電阻棒。所述電阻棒沿螺旋管的軸向方向安裝在螺旋管的內(nèi)部，電阻棒與螺旋管使用電氣連接。
[0018]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)異效果:
[0019]本實(shí)用新型可抑制GIS中形成的VFT0，大幅降低其幅值及頻率，從一次設(shè)備入手，提高GIS中使用的電子式互感器及其他狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的二次系統(tǒng)的工作可靠性，降低其事故率，推動(dòng)以電子式互感器為代表的智能變電站的建立。
[0020]本實(shí)用新型采用一段能夠消耗電子流能量的螺旋管式阻尼母線，通過改變母線波阻抗的方式，增加母線有功損耗，抑制行波的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)降低VFTO的幅值，降低VFTO頻率的目的。該設(shè)計(jì)既適用于對(duì)現(xiàn)有GIS管道進(jìn)行改造，又對(duì)新型GIS管道設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用，對(duì)老變電站的改造及新變電站的建立都有重要意義。
[0021]本實(shí)用新型在阻尼母線的設(shè)計(jì)與制造中，考慮了GIS母線所要承受的系統(tǒng)短路電流導(dǎo)致的熱效應(yīng)與機(jī)械力影響，考慮了 GIS母線電流正常運(yùn)行產(chǎn)生的溫升效應(yīng)，使之與目前的電力系統(tǒng)具有良好的兼容性。
【附圖說明】
[0022]圖1為VFTO形成的原理電路圖。
[0023]圖2為阻尼母線抑制VFTO電路圖。
[0024]圖3為阻尼母線的電感及阻尼電阻分布示意圖。
[0025]圖4為帶螺旋槽的阻尼母線管表面圖。
[0026]圖5為圖4的橫向剖面圖。
[0027]圖6為螺旋管通流截面積示意圖。
[0028]圖7為母線螺旋管電阻棒安裝示意圖。
[0029]其中，1:管壁;2:管腔;3:嵌件;4:螺栓;5:母線管壁;6:絕緣棒;7:連接導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0031]VFTO的產(chǎn)生原理，可以用圖1進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。GIS中有兩段母線，波阻抗分別為ZjPZ2，分別帶電荷GjPG2，當(dāng)開關(guān)k合閘時(shí)，電荷GjPG2要重新在母線上分配。由于GIS中良好的絕緣性能，母線電荷重新分配過程中，能量損耗很微弱，產(chǎn)生行波在母線兩端折反射形成幅值很高、頻率達(dá)5至40MHz的VFTO。
[0032]在GIS中，改變一段母線的波阻抗，以阻尼母線的形式，即電感L并聯(lián)阻尼電阻R的形式，行波在殘余電感段形成較高電壓，其兩端阻尼電阻在高電壓作用下來(lái)吸收行波能量，如圖2所示。
[0033]VFTO自身的能量很小，傳輸過程中，只要增加少量有功損耗，就可降低幅值與頻率。電感L的存在，增加了行波往返時(shí)間，即降低VFTO頻率，同時(shí)提高阻尼電阻R端的電壓，使得行波電荷流經(jīng)R產(chǎn)生能耗。
[0034]阻尼母線的電感L及阻尼電阻R是以分布參數(shù)元件實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示。L1代表每匝的電感量;R1的是并聯(lián)在匝間的阻尼電阻，串聯(lián)有殘余電感LiR1阻值大小可以調(diào)節(jié);go為匝間間隙，ri為匝間間隙放電弧道電阻。由于空心電感各個(gè)繞組之間的互感耦合效應(yīng)，殘余電感L的匝數(shù)與感抗的平方成正比。
[0035]阻尼母線的主要結(jié)構(gòu)特征是，將母線管螺旋方式掏鏤空槽，形成螺旋管，如圖4所示。掏鏤空槽起到放電間隙gl的作用，放電通道形成的損耗用電阻^表示。
[0036]掏鏤空槽靠母線管內(nèi)側(cè)的間隙小于靠近母線管外側(cè)間隙，使得螺旋管匝間行波電壓導(dǎo)致的匝間擊穿時(shí)，放電通道發(fā)生在母線管道內(nèi)壁附近，減少電火花四濺，確保母線管對(duì)GIS管道軀殼的主絕緣。同時(shí)螺旋管通流截面積S2不小于原來(lái)母線管的通流截面積S1，以保證母線正常運(yùn)行時(shí)的通流能力。這里Si = 0.5( Φι+Φ2)π,82 = 0.5Χ ( Φ ι~Φ 3) XI。螺旋管通流截面積示意圖如圖5所示。
[0037]當(dāng)額定電壓等于或小于500kV的GIS，不能借助原來(lái)的母線管結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制造尺寸應(yīng)大于原來(lái)幾何參數(shù)的阻尼母線，以保證螺旋管的電感量。母線螺旋管的中部安置電阻棒，如圖6所示。電阻棒除了承擔(dān)阻尼電阻R的作用，還要起到母線螺旋管的支撐作用。螺旋管每匝與安置在中部的電阻棒采用嵌件電氣連接或彈簧片電氣連接，形成電感與電阻并聯(lián)電路，在行波作用下，因螺旋管母線電感量比常規(guī)母線管高，匝間形成電壓差，電阻及放電間隙均可損耗行波能量，達(dá)到降低行波幅值、降低行波頻率的目的。
[0038]需要聲明的是，本【實(shí)用新型內(nèi)容】及【具體實(shí)施方式】意在證明本實(shí)用新型所提供技術(shù)方案的實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實(shí)用新型的精神和原理啟發(fā)下，可作各種修改、等同替換、或改進(jìn)。但這些變更或修改均在申請(qǐng)待批的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種螺旋管式阻尼母線，其特征在于:所述阻尼母線采用能夠消耗電子流能量的螺旋管式阻尼母線； 所述阻尼母線的導(dǎo)電管為螺旋槽結(jié)構(gòu)的螺旋管； 所述螺旋槽間的間隔相等，槽的寬度在其徑向由外至內(nèi)逐漸變小，形成放電間隙，發(fā)生放電并損耗母線電荷能量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼母線，其特征在于:所述螺旋槽兩端可以并聯(lián)阻尼電阻，并聯(lián)的阻尼電阻分單匝并聯(lián)或多匝并聯(lián)； 阻尼電阻的單匝并聯(lián)指將含有阻尼電阻R的電路與螺旋槽并聯(lián)； 阻尼電阻的多匝并聯(lián)指將多個(gè)所述單匝并聯(lián)串聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼母線，其特征在于:所述含有阻尼電阻R的電路為:將阻尼電阻R與殘余電感LR串聯(lián)，串聯(lián)后與匝間電感L并聯(lián)，并聯(lián)后的電路與匝間間隙g和匝間間隙放電弧道電阻r串聯(lián)后的電路并聯(lián)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼母線，其特征在于:所述多匝并聯(lián)包括:2匝并聯(lián)、3匝并聯(lián)、4匝并聯(lián)或5匝并聯(lián)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻尼母線，其特征在于:所述阻尼電阻安裝在阻尼母線導(dǎo)電管中間，提高阻尼母線的機(jī)械強(qiáng)度，減少阻尼電阻的殘余電感。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻尼母線，其特征在于:所述阻尼母線的螺旋管匝間并聯(lián)的阻尼電阻是串聯(lián)在一起的，阻尼電阻通過嵌件或彈簧篇與螺旋管電氣連接。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼母線，其特征在于:所述阻尼電阻R的阻值大小可以調(diào)節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的阻尼母線，其特征在于:所述殘余電感LR的匝數(shù)與感抗的平方成正比。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的阻尼母線，其特征在于:阻尼母線螺旋管的中部安裝電阻棒。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的阻尼母線，其特征在于:所述電阻棒沿螺旋管的軸向方向安裝在螺旋管的內(nèi)部，電阻棒與螺旋管使用電氣連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種螺旋管式阻尼母線，所述裝置采用能夠消耗電子流能量的螺旋管式阻尼母線；阻尼母線的導(dǎo)電管制造成開螺旋槽結(jié)構(gòu)，形成螺旋管。本實(shí)用新型可抑制GIS中形成的VFTO，大幅降低其幅值及頻率，從一次設(shè)備入手，提高GIS中使用的電子式互感器及其他狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置的二次系統(tǒng)的工作可靠性，降低其事故率，推動(dòng)以電子式互感器為代表的智能變電站的建立。通過改變母線波阻抗的方式，增加母線有功損耗，抑制行波的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)降低VFTO的幅值，降低VFTO頻率的目的。
【IPC分類】H02H9/04, H01B5/06
【公開號(hào)】CN205264354
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520657139
【發(fā)明人】王曉琪, 王均梅, 汪本進(jìn), 王歡, 吳士普, 王磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 山東泰開互感器有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日