论文总字数：23800字

摘 要

摘要：随着我国经济飞速发展，人民生活水平不断提高，对供电容量和可靠性的要求也在节节攀升。近些年来，气体绝缘全封闭开关设备由于其占地面积小、便于安装、安全性高和易于维护的优点，在全世界范围内被广泛采用，但其与传统设备结构的巨大差异也带来了一些之前并不存在的新问题，隔离开关状态检测便是其中之一。由于气体绝缘全封闭开关设备其全封闭的特性，无法进行侵入式电流测量，而外壳上存在的环流使得非侵入式测量误差极大。对此，本文从热倒母线的原理出发，对双母线接线的开合母线转换电流进行了分析，确定了隔离开关不同工作状态下的开合母线转换电流,作为分、合闸是否成功的判据。对于GIS外壳感应电流的计算，本文对两种常见GIS结构的外壳环流进行了建模，依靠每个部分的电磁感应和回路电流法实现了对GIS外壳环流比较精确的计算，从而可以根据外部电流的测量结果逆推出本体电流。最后，本文提出了完整的隔离开关状态检测的操作方案，对光纤电流传感器在外部的测量结果进行分析处理，实现在非侵入情况下检测隔离开关的工作状态，及时发现隔离开关分、合闸失败或接触不良等故障，大大提高了热倒母线操作的可靠性，对已经投入运行GIS设备乃至整个电力系统的稳定运行具有重要意义。

关键词：气体绝缘开关设备(GIS)，隔离开关，开合母线转换电流，外壳环流。

Abstract

Abstract: With China's rapid economic development, people's living standards continue to improve, the power supply capacity and reliability requirements are also rising. In recent years, because of its small footprint, easy to install, easy to maintain the safety, Gas Insulated Switchgear is widely used in the world. However, with the great differences in the conventional device structure also brings some new problems that did not exist before, isolating switch status detection is one of them. Since the Gas Insulated Switchgear closed its characteristics, not be intrusive current measurement, exist on the housing so that the circulation of non-invasive measurement error is great. In this regard, the paper down from the process of substation switching operation, double bus bar opening and closing bus switching current is analyzed to determine the opening and closing of bus isolation switch under different working conditions of the transfer current, as opening and closing the success of the sentence according to. For the calculation of induced current GIS housing, housing circulation paper two common GIS structure was modeled rely on each part of the loop current and electromagnetic induction method to achieve a circulation of GIS housing more precise calculation, so can external current Release body measurements reverse current. Finally, this paper presents a complete isolation switch operation scheme of state detection, fiber optic current sensor for the measurement results were analyzed in an external processing, and detection isolation switch in the case of non-invasive operation, the timely detection of isolating switch, closing failure or poor contact failure, greatly improving the heat down bus operating reliability of the GIS equipment has been put into operation and the stable operation of the entire power system is important.

Key words: gas insulated switchgear, disconnected switches, bus-transfer current, enclosure current.

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究现状 2

1.2.1GIS的应用现状 2

1.2.2隔离开关检测技术的研究现状 3

1.2.3开合母线转换电流分析的研究现状 4

1.3本文的研究目的与主要工作 5

第二章 开合母线转换电流的研究 6

2.1热倒母线的有关原理 6

2.2开合母线转换电流建模 7

2.2.1正常情况下母线转换电流的分析 8

2.2.2隔离开关合闸异常状态下母线转换电流的分析 9

2.3开合母线转换电流算例研究 10

2.4合闸判据整定 11

2.4.1侵入GIS安装量测传感器的情况 11

2.4.2非侵入GIS安装量测传感器的情况 11

第三章 GIS外壳环流的研究 13

3.1不连式GIS外壳环流的研究 14

3.2全连式GIS外壳环流的研究 16

3.2.1全连式GIS环流的等效回路电流模型 17

3.2.2算例研究 20

3.3GIS外壳环流模型的应用流程 24

第四章 热倒母线操作时隔离开关状态检测的方案设计 25

4.1光纤电流互感器的有关原理 25

4.2总体架构 27

4.3子站内算法流程 27

第五章 结论与展望 29

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1.1研究背景

高压隔离开关是电力系统中最常用的开关设备，俗称“刀闸”(switch)，指额定电压不低于1kV的隔离开关，大多数时候直接将其称为隔离开关。其断开时，要求有明显的断开信号指示和足够的绝缘距离；而在合位置时，能承受正常条件下的负载电流以及在规定时间内短路或其他异常条件下高电流^[1]。隔离开关的主要作用是隔离电源，将电源和其他带电设备和高压检修设备断开，以及与断路器配合，进行倒闸操作^[2]。隔离开关其本身的结构和工作原理并不复杂，不过由于使用数目巨大，同时对工作稳定性要求很高，所以它对发电厂、变电站等电力系统组成部分的设计、建造和可靠运行的影响很大。隔离开关最主要的特点便是没有灭弧能力，只能在负荷电流为0的情况下拉闸，如果在有负荷电流时拉闸会造成严重后果（部分隔离开关配有灭弧室，可以断开小负载或空载线路）。因此，需要断流时只能使用其他设备断开线路，切掉负荷之后才能进行下一步操作。由于隔离开关的这个特性，很多时候隔离开关配有联锁装置，在开关仍有电流通过时防止误操作。在发生大故障时其巨大的电磁力冲击可能也会使开关在带负荷甚至是短路电流的情况下断开，所以少数情况下也有安装销子，防止此类情况的发生。

电厂和变电站在很多操作中都要用到隔离开关，如果隔离开关发生故障会影响操作的顺利进行。合闸不到位时，隔离开关的动静触头接触部分接触不良，产生较大电阻，发热可能会造成设备损坏；分闸不到位时，带电设备与电源或其他连接线无法达到规定的安全距离，产生安全隐患。严重情况下隔离开关会拒绝分、合闸。许多因素会导致隔离开关出现故障。比较常见的是其机械传动部件损坏，比如变形、卡死、锈蚀、断裂等质量问题。人为操作也可能导致隔离开关出现故障。如果工作人员缺乏经验、不够熟练，导电杆的调节拉杆可能会没有被调整到理想位置，在进行分合闸操作时隔离开关受到的阻力会显著增大，因此，合闸时隔离开关受到齿轮的推动力会减小，很有可能出现可调联接和调节连杆还未完全伸展到指定位置就停止工作的故障现象，从而使得上下连杆无法正常伸展，导致隔离开关无法合闸到位^[3][4][5]。

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