電容器C在500KV開關特性時間參數測試中的應用

【摘 要】開關特性時間參數測試會出現感應高電壓，為了消除500kV開關特性測試時A、B、C三相信號引線接至開關母線側或負荷側時，感應電壓對人體或設備的傷害。江門供電局試驗研究所，經過多次試驗探索，得出了消除500KV感應電的方法，同時對開關時間特性參數測試數據沒有帶來影響，結果表明：在沒有接入電容器C之前，500kV開關感應電壓達到2300V～3200V。接入0.1μF電容器C后感應電壓降至32V，另一500KV開關接入5μF電容器C，電壓降至1.1685v～1.8975V，起到明顯降壓效果。

【關鍵詞】500kV開關；特性時間參數測試；感應電壓；接入電容器C；電壓明顯降低

0.前言

對于重要負荷開關，比如10KV 501開關或110kV及以上電壓等級的開關均應進行開關合、分閘時間及同期測量，110KV及以下等級的感應電壓不高，對人體及試驗設備傷害不大，但是220KV及以上特別是500KV感應電壓是很高的，人體害怕接觸，試驗設備損壞幾率大，測試儀器已多次回廠維修。因此引入消除感應電壓的接線方法。正好，試驗儀器A、B、C、0信號采集線工作電壓是直流DC6V，所以采用電容器C接入，可以將感應電壓引入大地，又不影響信號電壓A、B、C、0的獲得，達到安全測量、結果兩不誤。

1.速度測量

1.1原因

對于重要負荷開關，比如10KV、501開關或110KV及以上電壓等級的開關均應進行開關合、分閘時間及同期測量，因為不同期合、分閘，過電壓達到3～4倍相電壓，并且對系統形成振蕩或者繼保誤動，并且對設備絕緣帶來傷害。所以要測量開關合，分閘時間。因為感應電壓會傷人，開關特性測試儀經常損壞，所以要探討感應電壓。

1.2感應電壓

1.2.1測量

感應電壓包括靜電感應電壓和電磁感應電壓，對于110KV及以下電壓等級的測量，感應電壓對人體及實驗儀器影響不大，隨著電壓等級的升高，感應電壓也明顯上升，人體是難以承受的。以下以江門供電局500KV圭峰變電站為試驗對象，對500KV鼓峰甲線作開關時間特性參數測量。

以圖1，圖2為例。圖2中C是60KV，0.1μF±5%濾波電容器， 圖1 阻容分壓棒分壓比為1000：1，測量500KV感應電壓源（500KV導線平行感應長度較短的）電壓，可以在500kV開關近母線側刀閘或近負荷側刀閘取得感應電壓源，一般以感應電壓較小的一側為接線點，此點也是合、分閘數據采集信號接點，測得數據，如表1，電壓是UAO。

接入阻容分壓棒分壓比為1000：1得表1（圖1）

經過長時間及大量實踐經驗得知，接不同阻抗負荷，測量感應電壓是不同的，如果不接入阻容分壓棒，A點處測量電壓會更高，因為感應電壓隨負荷是一動態變值，輸電線路長，跟變電站母線不同，感應電壓也不同，輸電線路較長，感應電壓不作討論。變電站母線感應電壓，以后分析會明確說明，有了這樣一種接線對比，又對另一條500KV鼓峰乙線作感應電壓測量，可以直接按圖2接線。

接入電容器C采用450V，5μF±5%電容器測得數據如表2（圖2，500KV鼓峰乙線作感應電壓測量）

A相距離500kV帶電導線較近，C相距離500kV帶電導線較遠

選擇感應電壓較大的另一側導線試驗（仍按感應電壓較小的一側導線試驗接線方法）：

感應電壓大的導線比較小的導線長約1.5倍，更接近500kv帶電導線。

感應電壓大的導線比較小的導線長約1.5倍，更接近500kv帶電導線。

1.2.2結果分析

依表可以得出結論：離平行感應源越近，感應電壓越大，離平行感應源越遠，感應電壓越小。這是既成共識，變電站線行間距離是固定的無法改變的，這里不做討論。但對接入電容器C值的不同，則UAO值變化也是極大的。對比數據，以A相為例：接分壓棒圖1，UAO=3200V。接電容器C圖2，0.1μF電容器UAO=40V，接5μF電容器UAO=1.8975V（圖B）。

感應電壓包括靜電感應和電磁感應，靜電感應電流和電磁感應電壓與導線長度成正比關系，靜電感應電壓因導線延長而增長緩慢[1]郭志紅等500kv同塔雙回路感應電壓、電流計算及實測。靜電感應電壓與帶電導線電壓成正比關系。[2]苗森等同塔雙回線路靜電感應電壓實用計算方法。

因為靜電感應Q=C*U，處在同一電場下Q是相等的，得U1/U2=C2/C1即靜電感應電壓與電容值成反比，[3]《高中數理化生手冊》

2.時間測量

2.1接線

圖2是單相接線圖，圖4是三線接線圖，原理是一樣的。

在實際工作中，具體測量開關時間特性參數的接線，如圖3， 是沒有接入電容器C時的三相接線方法，圖4是接入電容器C時的三相接線方法。

傳統的接線方法是圖3，導線上的感應電壓是很高的，a、b、c點感應電壓有可能

達到3000v以上。

圖4是接入電容器C，a、b、c點電壓下降至1.8975v。

2.2電壓變化

感應電壓在a、b、c處電壓值是明顯不同，沒有接入電容器C時，感應電壓直接加在信號線A、B、C，0，儀器內部承受高電壓，這電壓值因儀器內部阻抗而定，此感應電壓直接加在測量儀器內部，會對設備帶來危害。A、B、C線放在草地上都會產生放電火花，操作人員都不敢用手摸。如果接入電容C（圖4），C值決定感應電壓U的大小，一般取C值為450V，5μF±5%補償電容器，此補償電容器可以在五金電氣鋪可以買到，此時U值為1.8975V。這是以500kv圭峰站為前提背景，其他地方變化也是參照此背景。這在實際工作中已起到卓越的效果。

2.3構想

工作過程中的構想：因為感應電壓會傷人，開關特性測試儀經常損壞，信號采集線A、B、C、0輸出直流DC6V電壓，為電容器C的引入提供依據。電容器是通交流隔直流。

2.4擴展實驗

以下是采用純電阻和電感對時間特性測量的試驗，（1）采用純電阻：放電棒，因為電阻大，多為MΩ級，時間參量可以顯示，但對感應電壓沒有起到降壓作用。如果采用低電阻（滑線電阻），感應電壓雖然降低到允許值，但是時間參數顯示零值。（2）采用電感線圈：電壓互感器，高電感，則感應電壓高。低電感，則感應電壓低。這是因為Q=UAO*UAO /XL，則UAO=√Q* XL，因為XL=ωL，則UAO=√Q*ωL。Q單位是伏安，ω=2πf是角頻率單位弧度，f是頻率單位赫茲，L是電感單位是亨，UAO 是感應電壓單位是伏。取高電感L，則感應電壓高，取低電感L，則感應電壓低。感應電壓高，對人體、設備同樣危害。感應電壓低，對人體、設備雖無危害，但同樣不能顯示時間參數。因為電感線圈是通直流阻交流，通直流電信號還是短路狀態，比較之下，還是采用電容器C最好。按靜電感應原理分析Q、C、U的關系，Q是感應電荷量庫侖，C是電容量法拉，U是電壓伏。U=Q/C從關系式可以看到，電荷量Q是固定的，因為在一條件下可以這樣看。所以C值越大，U值越小。

3.結論

電壓等級越高，導線平行感應長度越長，與帶電導線距離越近，則感應電壓也越大，反之越小。這高感應電壓對人體和測試設備均帶來危害，人體接觸時感到畏懼， 測試設備已多次損壞，回廠維修，因此引入電容器C接線測量方法，可以大大降低感應電壓的危害，對時間特性參數數值沒有帶來影響。從關系式 U=Q/C可以看到，電容器C值越大，感應電壓越小。

在指導實際工作中，電容器C在電氣鋪購買AC450V 5μF±5%補償電容器已滿足要求。其他電阻、電感方法接線不能滿足測量、降壓兩不誤要求。

【參考文獻】

[1]郭志紅等.500kv同塔雙回路感應電壓、電流計算及實測.

[2]苗森等.同塔雙回線路靜電感應電壓實用計算方法.

[3]高中數理化生手冊.