一种隔离开关断口的设计方法与流程

本发明涉及隔离开关领域，特别是涉及一种设计隔离开关断口的方法。

背景技术：

1、近些年，随着电力技术的不断发展，新一代小型化、紧凑型、高参数的特高压gis(gas insulation switchgear，gis)产品不断推向市场。产品体积的不断减小，对产品的绝缘性能提出了更高的要求。据统计，近些年投运的特高压变电站中，gis隔离开关开合小容性电流(如开合空载母线或断路器的并联电容器)时，多次发生对地破坏性放电现象。而在电力系统的正常运行当中，隔离开关被频繁用来分合空载母线和断路器这一事实不可避免，因此，隔离开关开合小容性电流引起的电气设备故障必须引起重视。

2、通过对上述放电现象研究试验发现，隔离开关在开合小容性电流时，由于触头运动速度较慢，开关本身的灭弧性能差，故触头间隙会发生多次重燃弧，由于电弧多次复燃，电弧产生的高温和导电粒子使隔离开关触头部位对地绝缘强度下降，当隔离开关断口结构设计不良时，会出现电弧向外漂移接地，造成产品绝缘破坏。另外，多次重燃的电弧易在隔离开关的断口间间隙中引起一种特快速暂态过电压(简称vfto)，vfto具有高频率，高振幅，高梯度，还有截波特性，电弧在vfto的作用下更易发生对地放电现象，给gis设备的绝缘性能带来了不小威胁。

3、现有技术中隔离开关的设计多数靠经验设计，在隔离开关的断口结构设计完成后再针对上述问题采取措施，目前多采用隔离开关断口加装并联电阻或线路中加装高频磁环的方法抑制vfto，上述方法均能够一定程度上达到抑制vfto的效果，进而提升了gis设备的绝缘安全性，但是效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种隔离开关断口的设计方法，用以解决现有的隔离开关在开合小容性电流时易发生电弧向外漂移接地，造成gis设备对地绝缘遭到破坏的问题。

2、本发明的隔离开关断口的设计方法的技术方案是：

3、隔离开关断口的设计方法包括以下步骤：

4、1)对隔离开关动弧触头和静弧触头电场强度分布值进行设计，使动弧触头运动至断口间任何位置时，隔离开关断口间最大电场强度值始终集中在动弧触头和静弧触头之间；

5、2)计算隔离开关动弧触头在运动过程中动弧触头与静弧触头之间不同距离时断口间的击穿电压值，得到隔离开关断口击穿距离与击穿电压的关系曲线；

6、3)根据已知的隔离开关开合小容性电流时断口间的电压施加值，在步骤2)中得到的隔离开关断口击穿距离与击穿电压的关系曲线中确定电压施加值所对应的断口发生电弧击穿时的断口击穿距离；

7、4)依据上述步骤3)确定的隔离开关开合小容性电流时的发生电弧击穿时断口击穿距离，在动弧触头上最大电场强度位置与静弧触头上最大电场强度位置之间建立电弧模型，电弧模型两端分别连接动弧触头上最大电场强度位置与静弧触头上最大电场强度位置；计算断口间发生vfto电压时电弧模型表面的电场强度分布，判断电弧模型表面上最大电场强度是否超过电弧模型对地放电时对应的电场强度，如果超过，调整隔离开关的结构，直到电弧模型表面的最大电场强度降低至电弧模型对地放电时对应的电场强度以下。

8、有益效果：本发明隔离开关断口的设计方法通过在电弧模型表面施加vfto电压计算断口间发生vfto电压时电弧模型表面的最大电场强度，并判断电弧模型表面上最大电场强度是否超过电弧模型对地放电时对应的电场强度，根据判断结果调整隔离开关的结构，直到电弧模型表面的最大电场强度降低至电弧模型对地放电时对应的电场强度以下。本发明隔离开关断口的设计方法可以在隔离开关的结构设计阶段对隔离开关的断口结构进行优化调整，简单高效，并能够有效降低隔离开关在开合小容性电流时易发生电弧向外漂移接地，造成gis设备对地绝缘遭到破坏的概率。

9、进一步地，在步骤4)中，通过增大屏蔽罩的外径以降低电弧模型表面在断口间产生vfto电压时的最大电场强度。

10、有益效果：采用增大屏蔽罩的外径的方式来降低电弧模型表面在断口间产生vfto电压时的最大电场强度，操作较为简单。

11、进一步地，通过电场解析软件模拟断口间电场强度分布，输入的断口间vfto电压值不小于ur为隔离开关的额定电压。

12、进一步地，输入的断口间vfto电压值大于且小于

13、

14、进一步地，vfto电压值为

15、进一步地，所述电弧模型为直线电弧模型。

16、有益效果：电弧模型为直线电弧模型，操作简便，简化计算过程。

技术特征：

1.一种隔离开关断口的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的隔离开关断口的设计方法，其特征在于，在步骤4)中，通过增大屏蔽罩的外径以降低电弧模型表面在断口间产生vfto电压时的最大电场强度。

3.根据权利要求1所述的隔离开关断口的设计方法，其特征在于，在步骤4)中，通过电场解析软件模拟断口间电场强度分布，输入的断口间vfto电压值不小于ur为隔离开关(1)的额定电压。

4.根据权利要求3所述的隔离开关断口的设计方法，其特征在于，输入的断口间vfto电压值大于且小于

5.根据权利要求4所述的隔离开关断口的设计方法，其特征在于，vfto电压值为

6.根据权利要求1-5任一项所述的隔离开关断口的设计方法，其特征在于，所述电弧模型为直线电弧模型(11)。

技术总结
本发明涉及一种隔离开关断口的设计方法，隔离开关断口的设计方法通过在电弧模型表面施加VFTO电压计算断口间发生VFTO电压时电弧模型表面的最大电场强度，并判断电弧模型表面上最大电场强度是否超过电弧模型对地放电时对应的电场强度，根据判断结果调整隔离开关的结构，直到电弧模型表面的最大电场强度降低至电弧模型对地放电时对应的电场强度以下。本发明隔离开关断口的设计方法可以在隔离开关的结构设计阶段对隔离开关的断口结构进行优化调整，简单高效，并能够有效降低隔离开关在开合小容性电流时易发生电弧向外漂移接地，造成GIS设备对地绝缘遭到破坏的概率。

技术研发人员：张垒,苏戈,赵艳涛,龚咪咪,张路阳,戴本圣,秦政敏,樊子健,刘分,史春玲,陈怀亮,徐鹏飞
受保护的技术使用者：河南平芝高压开关有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16