特高压开关设备的特点

电压等级的升高对特高压开关设备的开断能力、灭弧性能等方面提出了更高要求，使得特高压开关设备相对于超高压设备在结构上有了不同特点。

11.5.2.1　特高压断路器特点

特高压断路器种类繁多，按灭弧介质不同可分为油断路器、空气（真空断路器）、六氟化硫（SF6）断路器等，其中SF6断路器由于断口电压高、开断能力强、连续开断短路电流次数多等优点而广泛应用于超高压、特高压工程中，而特高压断路器相对于超高压断路器在结构上有所差异。

1）特高压断路器并联合闸、分闸电阻

断路器并联合闸电阻能够有效限制超高压、特高压交流系统合闸过电压，但合闸电阻结构复杂，其本身的缺陷会增加系统故障率，同时采用合闸电阻的断路器价格昂贵。超高压交流输电线路如500kV线路，当线路长度在100km以下时，通常可以取消合闸电阻。特高压线路绝缘水平要求高且线路长度大，因此1000kV特高压断路器往往采用合闸电阻以降低合闸过电压。这是目前特高压断路器与超高压断路器的主要区别。

特高压断路器分闸电阻的主要作用是限制故障清除转移过电压，此外对断路器瞬态恢复电压（transient recovery voltage，TRV）也有一定的限制作用。然而中国特高压交流输电系统断路器不装设分闸电阻时，断路器上的TRV已低于相关的标准要求。另外，断路器分闸电阻虽使故障清除转移过电压有所降低，但分闸电阻需要能量很大，造价昂贵且会降低断路器的可靠性。因此，特高压断路器一般没有必要装设分闸电阻[22]。

2）多断口灭弧室结构

超高压断路器的灭弧室往往由单断口或双断口组成，然后由于系统电压等级的升高，特高压断路器开断前后两端电压差明显高于超高压断路器，导致单个断口难以承受，因此特高压断路器灭弧室为多断口结构。目前1000kV断路器有两断口和四断口两种结构，特高压交流试验示范工程晋东南1000kV变电站开关设备为GIS设备，南阳1000kV开关站为HGIS设备，这两个变电站的开关设备用断路器都为双断口，而荆门1000kV变电站HGIS开关设备为四断口断路器[23]。

11.5.2.2　特高压隔离开关和快速接地开关特点(www.xing528.com)

特高压隔离开关、快速接地开关结构和功能方面与超高压隔离开关、快速接地开关类似。

隔离开关在关合位置时能承载正常工作电流，但由于不具备灭弧装置，因此不能切断短路电流和过大的工作电流。相对于特高压断路器，特高压隔离开关结构简单，在结构和功能上与超高压隔离开关相同[24]。隔离开关的结构形式一般有单柱垂直伸缩式、双柱水平旋转式、双柱水平伸缩式和三柱水平旋转式四种，超高压和特高压敞开式变电站内，为了节约面积通常采用单柱垂直伸缩式隔离开关[25]。

快速接地开关是具有关合短路电流及切合静电感应电流和电磁感应电流的能力的接地开关，可用于抑制潜供电流，提高单相接地自动重合闸的成功率。其结构与工作接地用开关基本相同，只是其动、静触头部位附带有耐电弧烧灼的铜-钨合金材料。

11.5.2.3　特高压GIS特点

GIS是由变电站内除变压器外其余电器元件，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等设备安装在充有高气压SF6绝缘气体的金属密闭容器内的成套配电设备，因此特高压GIS的特点包含了上文所述的特高压断路器、特高压隔离开关、特高压电压互感器等设备的特点。除此之外，由于运行电压高，特高压GIS变电站内特快速暂态过电压（Very Fast Transient Over-voltage，简称VFTO）更加突显，在特高压GIS中需采用相应VFTO防护措施。

对于特高压变电站，陡波前的VFTO会危及GIS设备、主变以及站内二次设备。通过隔离开关加装并联电阻不仅可以有效地抑制站内的最大VFTO幅值，保护站内的GIS设备主绝缘、变压器主绝缘以及站内二次设备，同时可以减小入侵主变的VFTO波前陡度值，对主变的纵绝缘有很好的保护作用。另一种抑制入侵主变VFTO波前陡度以保护主变纵绝缘的有效方法是主变经过一段架空线再与GIS连接，该方法可以明显削弱VFTO波前陡度，并且只需较短的长度就能使波前陡度降低至安全的范围内，很好地保护了主变纵绝缘，同时，铺设架空线所需的占地面积不大，在实际施工中是可以考虑的。

对二次设备的保护除了隔离开关加装并联电阻的措施外，还可以通过增加GIS外壳接地点的数量、更换GIS出口套管钢架的材料为不锈钢材料和铜材料等。

GIS导体杆上或主变端口前安装铁氧体磁环同样能很好地限制站内的VFTO值，保护站内一次设备和二次设备，但是铁氧体材料主要应用于射频电路的高频衰减器等方面，在抑制VFTO方面的应用国内外仍处于研究和试验验证阶段。