一种等离子串补间隙系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力输送领域，具体涉及一种等离子串补间隙系统。
【背景技术】
[0002]在高压输电线路上采用串联补偿装置来提高系统的稳定输送容量，串联补偿装置又称串补，以高压输电线路上串联电容器来抵消线路电感的影响，从而改善线路电器参数，实现2条线路输送3条线路的功率，既提高了传输功率又节省了投资及维护费用。间隙是串补的核心器件，能有效保护金属氧化物限压器(MOV)、串补电容不受过电压的损害。
[0003]用于高压串补的间隙共有两种类型:石墨间隙和等离子间隙。目前主流采用石墨间隙工作，石墨间隙造价较高，每一相500kV的间隙造价就高达两百多万，一套串补装置共需三相间隙，共需六百多万。石墨间隙的触发管由来自间隙触发装置(GTE)的高压脉冲触发，触发管接收到高压脉冲后，在触发管电极的外表面和电极的火花栓塞之间的间隙产生电弧。这一微弱的电弧降低了触发管间隙的耐压水平，于是触发管击穿导通。
[0004]目前的石墨间隙触发装置存在误触发的问题，由于石墨间隙的击穿电压分散性较大，交流击穿电压峰值分散区为±7kV，当电极上存在污秽物，间隙的击穿电压最低约降至洁净电极理论击穿电压值的65%，在电压尚未到达石墨间隙要求的击穿电压时，间隙就已被击穿工作而产生误触发。而间隙的误触发，将会导致串补在可以继续投入运行的情况下退出运行状态，严重影响串补运行的可靠性。即使按照《一种500kV串补系统火花间隙的自触发电压整定方法》依然未能完全避免间隙误触发现象。由于火花间隙结构复杂，受对地杂散电容影响较大，导致两个起弧间隙分压不均，自触发电压严重低于设计值。间隙房内部电磁环境复杂，设备受电磁干扰影响导致故障频发。贺州串补间隙触发装置触发能量获取方式与《一种串补火花间隙触发能量获取系统及其获取方法》类似，其在运行过程中，间隙触发装置故障频发，运行一年未到，即已损坏多块。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种利用激光供能以及双点火回路的，可有效防止电磁干扰以及间隙失效或误触发的，结构简单的等离子串补间隙系统。
[0006]为达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现:
[0007]本发明的一种等离子串补间隙系统，用以保护串联在高压输电线上的串补电容及其两端并联的金属氧化物限压器，包括有:等离子间隙装置，用以通过间隙高压放电来保护串补电容和金属氧化物限压器，包括有与串补电容并联的间隙和用以触发间隙动作的等离子发生器；间隙触发装置，用以接收外部供能和间隙触发指令，并输出脉冲电压到等离子发生器以触发间隙动作。
[0008]进一步，所述间隙触发装置包括有间隙触发控制器、点火回路、储能模块和升压回路；所述间隙触发控制器用以接收间隙触发命令和外部供能并储能，根据间隙触发命令将储存的能量瞬间放电从而输出脉冲电压；所述点火回路用以接收间隙触发控制器的脉冲电压，并进一步提升电压后，向储能模块和升压回路输送脉冲电压；所述升压回路也接收储能模块的输出能量，进一步将脉冲电压提升，并向等离子发生器输送最终提升后的脉冲电压；储能模块还与串补电容所在回路电连接，从而通过高压输电线为储能模块充电。
[0009]进一步，本发明的等离子串补间隙系统还包括有:
[0010]串补保护装置，用以向间隙触发装置发送间隙触发命令和心跳报文，起到确保间隙正确动作的作用；激光供能装置，用以向间隙触发装置提供激光能量，并获取其返回的包含有间隙触发装置触发状态的校验报文，将其合并后发送给串补保护装置。在A、B、C三相线路上，各相线路均设置一套上述等离子串补间隙系统，以A相线路为例，单套的等离子串补间隙系统，等离子间隙装置、间隙触发装置、串补保护装置、激光供能装置之间形成闭环结构，正常运行时，串补保护装置通过触发光纤向间隙触发装置发送心跳报文，若间隙触发装置未收到该报文则将发出告警信号到激光供能装置，激光供能装置将告警异常信号汇总合并后，发送给串补保护装置装置，并最终通过串补监控系统提醒运行人员。
[0011]采用激光供电，能有效节省电流互感器的投资，使触发系统的结构简单化，数据分析如下:每套串补需要两套完全独立的间隙触发结构，每套串补有三相，三个平台，每一相间隙的每一套间隙触发装置需要4个CT绕组供电，即每套串补需要4X2X3 = 24个电流互感器，因此本发明装置能有效降低24个电流互感器的投资，简化间隙的触发系统结构；
[0012]采用激光供电还能提高电磁抗干扰性:《一种串补火花间隙触发能量获取系统及其获取方法》，从CT到串补间隙触发装置有一段较长的距离，该段长电缆将会受到强电磁场干扰，电磁屏蔽措施较为困难。河池串补平台上的某个元件的二次电缆有10米左右长度，该电缆引起的电磁干扰即可导致该元件频发损坏。中国电科院曾做试验确认该电缆引起电磁干扰，二次侧测量值可达一百多千伏。将该电缆缩短后，该元件故障率基本可消除。贺州串补的GTT (Ground TAG Triggering)板与CT的距离大于10米，也频繁故障。而本发明无需线路CT供能，所以可以将该干扰彻底消除。
[0013]所述间隙触发控制器包括有CPLD、充电回路和储能电容器，CPLD用以获取激光供能装置提供的能量，并通过充电回路存储在储能电容器上，储能电容器用以向点火回路放电。所述间隙触发控制器还包括有场效应管，该场效应管的栅极接收CPLD的触发指令，源极和漏极分别电连接储能电容器所在回路和接地端，漏极和接地端之间串联有第六电阻。通过场效应管的快速通断的能力，实现储能电容器快速充放电，从而产生脉冲电压。
[0014]所述点火装置包括有至少一个变压器和与变压器同样数目的至少一个密封间隙，至少一个变压器在一次侧串联后的两端接收间隙触发控制器发送的脉冲电压，至少一个变压器在二次侧各并联一个电容电阻串联电路，所述至少一个变压器和至少一个密封间隙各为一个时，所述电容电阻串联电路中的电阻两端与所述密封间隙的一端和触发电极电连接，且密封间隙该端作为第一点火电压输出端，所述密封间隙的另一端作为第二点火电压输出端；所述至少一个变压器和至少一个密封间隙数目相等，且数目为两个或以上时，所述密封间隙并联，至少一个变压器分为两部分，其中一部分数目变压器各自所并联的电容电阻串联电路中的电阻两侧，一侧分别电连接密封间隙一个共点端，另一侧一对一的电连接各个密封间隙的辅助电极，另一部分数目变压器各自所并联的电容电阻串联电路中的电阻两侧，一侧分别电连接密封间隙的另一个共点端，另一侧一对一的电连接剩余各个密封间隙的辅助电极；两个共点端分别作为第一点火电压输出端和第二点火电压输出端。等离子串补间隙系统采用多点火回路，确保在任意一个点火回路发生故障时，依然可正常触发间隙，加强了间隙触发的可靠性。所述点火装置还包括有并联在所述密封间隙两端的第九电容，用以防止密封间隙误触发。
[0015]所述储能模块包括有相串联的第一电容和第二电容，第一电容和第二电容的共点端作为储能模块的第一储能电压输入端，其电连接第一点火电压输出端，第一电容的另一端作为储能模块的第二储能电压输入端，串补电容与高压输电线之间串联有第七电容，第二储能电压输入端在第七电容与串补电容之间电连接，第二电容的另一端作为储能模块的储能电压输出端，其与升压回路以及高压输电线电连接。储能模块实现升压回路提升电压所需的能量，通过储能模块向升压回路放电而形成升压回路的自激振荡而提升电压，从而输出高达几千伏特的高压脉冲。
[0016]所述升压回路包括有:与点火回路的第二点火电压输出端电连接的第一升压电压输入端、与储能模块的第一储能电压输出端电连接的第二升压电压输入端、与上述两者并联的第二电阻、第三变压器的一次侧和二次侧以及第三电容，在第三变压器的一次侧一端与第一升压电压输入端之