一种用于抑制VFTO的阻尼母线的制作方法

本发明涉及一种电网运行的控制方法，具体涉及一种用于抑制VFTO的阻尼母线。

背景技术：

气体绝缘组合电器(GIS)内部绝缘性能好，母线没有电晕损耗很小，隔离开关操作时，母线上的残余电荷容易形成折反射行波。这种行波，幅值和频率都很高，称之为快速陡波过电压(VFTO)。VFTO上限频率可达5MHz至40MHz，这对GIS内部绝缘支撑件、盆式绝缘子及其它部件会产生危害，特别是对通过油气套管与GIS相连接的变压器、电抗器的危害更大。一次设备相对绝缘水平是较低的，GIS电压等级越高，VFTO存在所产生的各种危害风险就越高。

VFTO不仅危害一次设备，对二次系统的危害也很严重。在二次弱电系统前移至一次设备附近且一次设备附近又安装了大量状态监测系统的情况，运行发现，隔离开关操作产生的过电压，是导致二次故障最主要原因之一，特别是安装在一次设备附近的二次系统故障率很高。

VFTO通过GIS出线套管向空中发射的高频干扰信号十分强烈。试验平台附近的带电考核设备所接的二次系统，也常常出现故障。作为智能电网一次设备的特征之一，电子式互感器的故障率也很高，且往往发生在二次系统，包括前置电路、采集卡及数据处理单元，造成死机、乱码或损毁。其中一个重要影响因素就是隔离开关操作产生的电磁干扰造成的，包括隔离开关操作导致的一次设备接地端瞬间地电位升高。

技术实现要素：

为解决上述不足，本发明提供了一种用于抑制VFTO的阻尼母线。采用一段能够消耗电子流能量的螺旋管式阻尼母线，通过改变母线波阻抗的方式，增加母线有功损耗，抑制行波的发展，达到降低VFTO的幅值，降低VFTO频率的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于抑制VFTO的阻尼母线，所述阻尼母线为螺旋管式阻尼母线；

所述阻尼母线的导电管为螺旋槽结构的螺旋管；

所述螺旋槽间的间隔相等，槽的宽度在其径向由外至内逐渐变小；

所述螺旋管两端并联单匝并联阻尼电阻或并联两匝以上的并联的阻尼电阻；

所述阻尼电阻的单匝并联包括阻尼电阻R的电路与螺旋槽并联。

所述含有阻尼电阻R的电路为：阻尼电阻R与残余电感L_R串联后再与匝间电感L并联的电路，所述并联后的电路与匝间间隙g和匝间间隙放电弧道电阻r串联后的电路并联。

所述两匝以上并联包括：2匝并联、3匝并联、4匝并联或5匝并联。

所述阻尼电阻为增加阻尼母线的机械强度并减少阻尼电阻的残余电感的同轴心安装在阻尼母线导电管内的阻尼电阻。

所述阻尼母线的螺旋管匝间并联的阻尼电阻由串联组成的电阻，所述阻尼电阻用嵌件或弹簧片与螺旋管连接。

所述阻尼电阻R为可调节R。所述残余电感L_R的匝数与感抗的平方成正比。所述螺旋管内安装有电阻棒。所述电阻棒沿轴向的方向安装在螺旋管内部；电阻棒采用电气连接。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

本发明可抑制GIS中形成的VFTO，大幅降低其幅值及频率，从一次设备入手，提高GIS中使用的电子式互感器及其他状态监测装置的二次系统的工作可靠性，降低其事故率，推动以电子式互感器为代表的智能变电站的建立。

本发明采用一段能够消耗电子流能量的螺旋管式阻尼母线，通过改变母线波阻抗的方式，增加母线有功损耗，抑制行波的发展，从而实现降低VFTO的幅值，降低VFTO频率的目的。该设计既适用于对现有GIS管道进行改造，又对新型GIS管道设计起到指导作用，对老变电站的改造及新变电站的建立都有重要意义。

本发明在阻尼母线的设计与制造中，考虑了GIS母线所要承受的系统短路电流导致的热效应与机械力影响，考虑了GIS母线电流正常运行产生的温升效应，使之与目前的电力系统具有良好的兼容性。

附图说明

图1为VFTO形成的原理电路图。

图2为阻尼母线抑制VFTO电路图。

图3为阻尼母线的电感及阻尼电阻分布示意图。

图4为带螺旋槽的阻尼母线管表面图。

图5为图4的横向剖面图。

图6为螺旋管通流截面积示意图。

图7为母线螺旋管电阻棒安装示意图。

其中，1：管壁；2：管腔；3：嵌件；4：螺栓；5：母线管壁；6：绝缘棒；7：连接导线。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

VFTO的产生原理，可以用图1进行简单描述。GIS中有两段母线，波阻抗分别为Z₁和Z₂，分别带电荷G₁和G₂，当开关k合闸时，电荷G₁和G₂要重新在母线上分配。由于GIS中良好的绝缘性能，母线电荷重新分配过程中，能量损耗很微弱，产生行波在母线两端折反射形成幅值很高、频率达5至40MHz的VFTO。

在GIS中，改变一段母线的波阻抗，以阻尼母线的形式，即电感L并联阻尼电阻R的形式，行波在残余电感段形成较高电压，其两端阻尼电阻在高电压作用下来吸收行波能量，如图2所示。

VFTO自身的能量很小，传输过程中，只要增加少量有功损耗，就可降低幅值与频率。电感L的存在，增加了行波往返时间，即降低VFTO频率，同时提高阻尼电阻R端的电压，使得行波电荷流经R产生能耗。

阻尼母线的电感L及阻尼电阻R是以分布参数元件实现的，如图3所示。L_i代表每匝的电感量；R_i的是并联在匝间的阻尼电阻，串联有残余电感L_Ri，R_i阻值大小可以调节；g₀为匝间间隙，r_i为匝间间隙放电弧道电阻。由于空心电感各个绕组之间的互感耦合效应，残余电感L的匝数与感抗的平方成正比。

阻尼母线的主要结构特征是，将母线管螺旋方式掏镂空槽，形成螺旋管，如图4所示。掏镂空槽起到放电间隙g_i的作用，放电通道形成的损耗用电阻r_i表示。

掏镂空槽靠母线管内侧的间隙小于靠近母线管外侧间隙，使得螺旋管匝间行波电压导致的匝间击穿时，放电通道发生在母线管道内壁附近，减少电火花四溅，确保母线管对GIS管道躯壳的主绝缘。同时螺旋管通流截面积S₂不小于 原来母线管的通流截面积S₁，以保证母线正常运行时的通流能力。这里S₁＝0.5(φ₁+φ₂)π，S₂＝0.5×(φ₁-φ₃)×l。螺旋管通流截面积示意图如图5所示。

当额定电压等于或小于500kV的GIS，不能借助原来的母线管结构，设计制造尺寸应大于原来几何参数的阻尼母线，以保证螺旋管的电感量。母线螺旋管的中部安置电阻棒，如图6所示。电阻棒除了承担阻尼电阻R的作用，还要起到母线螺旋管的支撑作用。螺旋管每匝与安置在中部的电阻棒采用嵌件电气连接或弹簧片电气连接，形成电感与电阻并联电路，在行波作用下，因螺旋管母线电感量比常规母线管高，匝间形成电压差，电阻及放电间隙均可损耗行波能量，达到降低行波幅值、降低行波频率的目的。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。