1、串聯補償用火花間隙觸發裝置的設計與實驗研究，田交通大學電氣: 131摘 要：高壓輸電線路中經常采用串聯電容器補償系統無功以提高電力系統安全穩定水平和改善無功平衡，串聯電容器在系統過電壓下的保護對其安全可靠運行。本文通過對串聯補償的保護設備-火花間隙的分析，以仿真與實驗測試相結合的方式，對火花間隙及觸發裝置進行了優化設計。最后分析發現改變點火電弧的形狀及能量能有效提高火花間隙觸發擊穿的可靠性及穩定性。：串聯補償；火花間隙；密封間隙；高電壓Design and Experimental Study on the Spark Gaps and the Trigger Device of Series

2、 CompensationYao Jiangyi,Wang Yi,Tian Fuqiang.Beijing Jiaotong University: 131Abstract: Series capacitors are often used in high voltage transmislines to compensate reactiveer,which can improve the reactiveer balance and further enhanecurity and stability ofer system.Overvoltage protection of series

3、 capacitor is essential to its operation reliability. Byyzing the workingprinciple of spark gap, this pr made a combination of software simulation and experimental testing to op-timize the design of the equipment. The results indicatet the change of the shand energy of ignition arccan effectively im

4、prove the reliability and stability of triggered breakdown of spark gap.Keywords: series compensation; spark gap; triggered gap; high voltage壓高出 10%，因此線路故障時主間隙要經過強制觸發才能放電擊穿。1 引言我國確定了“聯網、西電東送、南北互供”的聯網方針，遠距離、大容量輸電是我國電網發展的必然趨勢1,2。在大范圍遠距離輸電系統中將產生和消耗大量無功功率，無功功率的不平衡則會造成輸電電壓的不穩定，對輸電線路受端的供配產生較大影響3。串聯補償技術是柔流

5、輸電系統(Flexible AC Transmis-System，簡稱FACTS)的重要組成部分，采用串聯補償技術可以有效地補償線路感抗，縮短線路的等值電氣距離，減少功率輸送引起的電壓降和功角差，從而提高電力系統穩定性，并提高輸送容量4-7。串聯補償裝置主要包括電容器組、金屬氧化物限壓器（Metal Oxide Varistors ，簡稱MOV）、火花間隙、旁路開關、阻尼回路等。火花間隙是MOV 的主保護和電容器組的后備保護8,9。主要功能是只要滿足特定條件就可以迅速擊穿放電，以使電容器組和MOV 旁路，防止MOV 過熱損壞，同時保護電容器組免受電壓過大的損害。火花間隙一般采用強制電壓閃絡觸發

6、方式，閃絡間隙的自擊穿電壓通過整定間隙距離，要比 MOV 的殘生電火花，在均壓電容器提供的強電場下，該電火花將促使密封間隙立即放電擊穿10。密封間隙結構示意圖如圖 2 所示。對強制擊穿有正面影響。4 結論通過仿真分析確定待測設備的參數，然后分析放電原理，設計了多組對照試驗，整理和分析實驗數據，驗證了不同實驗變量對實驗結果的影響的程度，并逐漸調進實驗，以達到預期的實驗要求。火花塞驗證試驗實質上是改變點火電弧形狀的驗證實驗，驗證了長度不同、與球電極所呈角度不同的電弧對強制擊穿電壓的影響。試驗得出，電弧長度越長，與球電極切面越平齊，越容易觸發擊穿。極性效應對擊穿放電的影響很大，在工程應用中要盡量避免

7、。可以應用在密封間隙的高低壓電極上同圖 4.火花塞實驗擊穿電壓與間隙大小的關系曲線3.2 極性影響實驗在該研究實驗中，分別在交流高壓正半波和交流高壓負半波觸發，驗證極性效應對強制擊穿電壓的影響。時點火應。段來消除單側電極放電時產生的極性效脈沖變壓器影響實驗實質上是改變點火電弧能量的實驗。實驗可以得出，觸發電路輸出能量越高，電弧越明亮，電離空氣產生出的有效電子越多，間隙越容易被觸發擊穿。此外，對于脈沖變壓器的設計有待改善。參考文獻圖 5. 極性影響實驗擊穿電壓與間隙大小的關系曲線12. 特高壓電網M.：中國經濟，2005.，中國特高壓電網的發展論述J中國電由數據曲線可以看出，陰極觸發強制擊穿電壓

8、值比陽極觸發時要小，即陰極易觸發，與理論相符。可機工程學報，2009，29(22)：1-7.雷, D.Povh. 串聯補償技術在遠距離高電壓交流輸電系統中的應用J. 電網技術，1998，22(11)：34-38.500kV 串聯補償過電壓研究D華南理工大學，2010串聯補償技術在我國的應用J電力電容器，1998，(4)：15-183以在觸電型密封間隙的高低壓電極上同時點火來4消除這種極性效應，提高觸電的穩定性和可靠性。53.3 脈沖變壓器影響實驗實驗所用的銅球電極自然耐壓值基本上變化不大，而強制擊穿電壓在不同的實驗條件下差距較明顯，其中主要原因是觸發電路產生的電弧不同，通過改變6，可控串補(TCSC)的分析與研究J中國高新技術企業，2011(2)：68-69.串聯補償技術應用淺析J機械管理開發，2005，5高飛串補用火花間隙測試電流源的研制D中國電力科學，2006789，淺談特高壓線路串聯補償電容器組與脈沖變壓器變比來研究不強制擊穿的影響。弧能量對于密封間隙的MOV 裝置J中國新技術新產品，2011(20)：91-9210，河池串補裝置火花間隙系統自觸發技術，2009，3(5)高壓球隙開關的觸發電路設計J微原因分析J11，計算機信息，2010 (8)：170-171球隙火花開關的實驗研究D華1213技大學，200