引言：封闭式组合电器可以理解为将多种电器，依照接线要求形成一个整体，且各电器保持原有性能的封闭装置，该装置结构紧凑，安装尺寸小，可以确保各电器性能得到有效协调。为了确保后续提出的封闭式组合电器隔离开关产生的过电压研究更加科学合理，需要对封闭式组合电器的暂态现象进行深入了解。
一、封闭式组合电器的暂态现象分析
地理信息系统是我国近年来使用较为广泛的空间信息系统，该系统能够高效完成地质测绘、巡更等工作，具有极高的推广价值。但根据实际调查显示，越来越多的用户反映GIS隔离开关故障问题层出不穷，一旦GIS隔离开关没有得到良好的质量把控，很容易引发GIS系统主电路异常，甚至引发邻近装置的绝缘损坏。为了解决此类问题，笔者深入研究了封闭式组合电器隔离开关产生的过电压，进而满足用户的使用需求。
以隔离开关分闸时形成的陡波过电压过程作为研究对象，当隔离开关触头开启时，触头间的耐受电压会随着距离的提升而不断增加。当隔离开关两侧电压均高于触头间耐受电压时，隔离开关便会被击穿。而在共渡之后，隔离开关两侧电位会趋于平衡，最终电弧熄灭。同时，由于负荷侧母线本身存在较高的泄漏电阻，因此当保持熄弧瞬间电压恒定不变时，示波图会始终维持水平直线。至于电源侧的电压则会随着电源的改变而变化，当两者差值电压高于耐受电压时，隔离开关便会复燃。该过程中会在隔离开关打开时反复发生，至于合闸操作的机理则与分闸操作的机理完全相同。
在每个电压跳变的位置都会形成一个阶跃电压波，而对于正常设计的GIS，其上升时间大约在3ns左右。由于此类过电压的上升速度极快，因此将其称为陡波前过电压，也可将其翻译为特快速暂态过电压。当阶跃电压波处于不断形成、传播、折射、反射的状态时，便可构成特快速暂态现象[1]。
二、试验分析
本文将采取两种试验方式进行封闭式组合电器隔离开关产生的过电压研究，其中试验方式1的试验线路主要由工频分压器、试验变压器、电阻、电容、套管、测量探头、被试隔离开关、示波器、辅助隔离开关、直流分压器、直流电压发生器组成。在试验过程中需要利用被试隔离开关开合一段负荷母线。并在进行合闸之前，按照规定的直流电压进行负荷侧母线电压调节。比如：试验方式1，电源侧试验电压为1.1×U/√3，负荷侧试验电压为-1.1×U√2/√3；试验方式2，电源侧试验电压为1.1×U/√3，负荷侧试验电压为1.1×U/√3；试验方式3，电源侧试验电压为U/√3。之后直流电压源需要借助辅助隔离开关进行断开操作，由于GIS母线本身的泄漏电阻较大，因此需要尽可能保证负荷侧母线电压恒定不变，此时需要将电源侧电压提升至试验电压，最后再关合被试隔离开关。
由于负荷侧母线完成了负直流电压的预充，因此隔离开关将在电源侧电压峰值附近发生击穿，形成陡波前过电压。至于开断试验过程中，则要优先完成辅助隔离开关的打开处理，使电源处于合闸位置，直至电源电压提升至1.1×U/√3才可打开被试隔离开关。在此过程中需要注意，隔离开关开断时，会随着隔离开关触头的距离提升，增加击穿电压，直至最后阶段使重燃过电压达到峰值。其极限状况则是最后一次重燃时的相电压峰值，而最后一次重燃则发生在电源侧电压峰值附近，虽然此类状况的形成概率极低，但在关合试验时仍需考虑这一状况，可以说在试验方式1中，合闸形成的过电压相对稳定。究其原因在于负载侧实现了直流电压的预充。至于分闸过电压则存在较强的随机性，且过电压数值也高于分闸过电压。
虽然封闭式组合电器隔离开关产生的过电压研究采用了多种试验方式，但试验施行难度较高，只有第一种试验方式具有强制性，因此只对方式1进行试验。本文对GIS隔离开关共计开展了200次关合试验以及100次开断试验，从中获取了大量数据，其中最大过电压位于合闸负荷一侧，数值为1190kv[2]。
三、确定计算模型
（一）模型计算
根据研究显示，借助计算机实现模拟计算具有极高的可行性，但在计算前需要充分了解产品特点、试验回路状况，对模量耗损电阻、接地电阻等参数预先完成假设，再利用计算与实测的方法进行假设论证，以此提高计算结果的精确性与可信度。
通常来说电磁暂态程序涵盖平行多导体系统暂态过程的计算，可借助相模变换法将各平行导体相量中的参数转变为模量上的参数，将此为基础再通过BG法求出模量上的暂态过程，通过反变换便可求出相量暂态过程。在采用电磁暂态程序进行计算时要注意优先完成模量参数的输入操作，本文采用了电缆、电磁暂态程序预先对某公司试品进行了模拟计算，之后将其与实测结果进行比对。根据比对计算可知：借助GIS参数计算程序获得的衰减电阻数值过小，其原因在于陡波前过电压的过程过于复杂，若单纯依靠理论计算往往难以准确反映GIS内的各类消耗，因此需要借助试验与计算的比对来调整相应参数，以此提高计算的真实性。为此，本文采用了提升衰减电阻的方式，以此提高计算波形与实测波形的相似度。
（二）结果比对
结合试验方式1的典型关合示波图、负荷侧陡波前过压波形图、电源侧陡波前过压波形图进行分析可知，负荷侧电压在隔离开关熄弧后并未维持一条直线，这是因为测量系统输入阻抗产生的衰减影响。对于经过多次调整的模拟计算负荷侧陡波前过压波形来说，与实测结果较为相似，其过电压数值为2.34pu，低于实测最大过电压约3%。
四、多次重燃研究
在进行隔离开关开合过程中需要优先掌握隔离开关断口的击穿特性，之后完成重燃计算，但此类数据缺少参考对象，为此本文将开展一系列被试隔离开关试验，结合隔离开关分合闸特性，力求真实呈现开合重燃过程。在试验过程中需要将击穿电压与分合时间关系进一步转换为电磁暂态程序的输入数据，之后对隔离开关的几种试验方式重燃过程进行计算。经计算后可知，对于合闸来说，试验方式1的过电压最大。对于分闸来说，试验方式2的要求最为苛刻。且无论是合闸还是分闸，试验方式3所形成的过电压均为最小值，因此试验方式3并非考核隔离开关的过电压，只能考核隔离开关电容电流能力，这也是试验方式3试验电压并未与系数1.1相乘的原因。同时，试验方式2的断口侧电位差较大，因此需要断口具备极强的绝缘耐受强度才能确保试验方式2实现开断。此外，隔离开关所形成的过电压数值均低于标准雷电冲击耐受能力，但因为其上升率较高，因此在实际运行过程中仍需防止出现较高的陡波前过电压。若存在接地开关，则可在关合隔离开关前采用接地开关放掉母线电荷，以此达到有效控制过电压的目的。
结论：综上所述，通过对封闭式组合电器隔离开关进行试验，获取击穿电压与分合时间之间的关系特性，并将其作为后续隔离开关多次重燃的数值研究依据，以此提升多次重燃研究的可信度。根据计算结果显示，第二种试验方式对隔离开关的断口要求较为严格，在关合时会比第一种试验方式产生更高的过电压。
参考文献：
[1]曾军.GIS全封闭式组合电器安装和关键工艺控制点[J].水泥工程,2021(02):65-67.
[2]丁杨,罗文华,宫瑞邦.BDS在气体绝缘封闭式组合电器设备形变监测中的应用[J].导航定位学报,2020,8(02):96-100.