真空断路器开断并联电抗器过电压抑制措施

真空断路器开断并联电抗器过程中,因截流、重燃会出现幅值、频率极高的过电压。为真实地再现分闸过电压,依托重庆云阳站现场实测的断路器电压、电流数据,同时考虑了截流值、介质动态绝缘强度和高频熄弧能力3个因素,在ATP-EMTP中搭建了更加精确的真空断路器电弧重燃模型,并以此为基础讨论合理的抑制措施。仿真中采用了避雷器、阻容吸收器和延长电缆3种过电压抑制措施。仿真结果表明,电缆长度对过电压抑制效果并不显著,避雷器与阻容吸收器的型号、安装数量和位置对抑制效果存在影响。结合仿真与实际,最后提出最佳抑制方案,即在站用变和电抗器处电缆末端均安装伏安特性曲线较低的避雷器,可以将两处最大分闸过电压分别限制在3.44 pu和3.67pu。     

40.5kV真空断路器开断并联电抗器的过电压防护

针对国内40.5 kV真空断路器应用于开断并联电抗器时绝缘事故多发的情况,进行了一系列现场试验,并对几种常见的不同原理及型式的过电压保护装置进行了分析和比较。研究结果显示,保护装置除了要考虑相对地保护,更要考虑相间过电压抑制。对于所述工况,可有效限制相对地、相间过电压的保护装置包括无间隙组合式MOA、3间隙组合式MOA以及阻容保护,且对于阻容保护,接在电抗器侧效果要明显好于接在开关侧。分析比较结果对于实际应用具有一定的指导意义。     

真空断路器开断并联电抗器过电压试验研究

针对国内35kV与20kV系统真空断路器开断并联电抗器系统事故多发情况,开展35kV系统工况下的现场试验,分析了开断后的暂态过程及过电压的机理,并在实验室进行了20kV系统真空断路器在额定电流下投切电抗器的截流试验,研究截流值和过电压规律。结果表明:截流过电压幅值远小于重燃过电压,多次重燃过电压是真空断路器开断并联电抗器频繁出现高过电压的主要原因;在系统典型额定工况下,300A负载电流下的截流值比100A负载电流下小,真空断路器的截流值随着开断电流的增大而减小的理论在系统额定电流下同样成立。     

真空断路器开断35 kV并联电抗器过电压及防护方案分析

开断35 kV并联电抗器时频繁出现操作过电压事故,主要原因是真空断路器在开断过程中的截流和多次重燃效应。为有效避免此类事故的发生,分析了截流、重燃和三相同时开断过电压的机理,采用ATP-EMTP建立了开断35 kV并联电抗器的电磁暂态模型。仿真结果表明,避雷器只能对过电压幅值进行限制,不能改变过电压的振荡频率,RC阻容吸收器能够改变高频振荡回路,降低过电压波头陡度和振荡频率,抑制真空断路器截流和多次重燃的发生。目前在35 kV母线和并抗侧安装三相星形避雷器的防护方案无法有效限制相间过电压,三相组合式避雷器能够对相间过电压起到限制作用,RC阻容吸收器的限制效果更好。针对该220 kV变电站,推荐在变电站35 kV母线侧安装三相组合式避雷器,在并联电抗器侧安装三相组合式避雷器或RC阻容吸收器。     

40.5kV真空断路器开断并联电抗器时过电压的产生机制

近年来,35 kV电网中真空断路器开断并联电抗器时发生了多起事故,原因不明。采用数据统计的方法,对现场燃次数最高达128次,三相重燃过程持续时间最长达5ms,试验的大量结果进行了总结和分析。经统计,单次开断中重后重燃相瞬态恢复电压上升率可高达13kV/s,无保护情况下相间过电压可超过8.0pu,相对地过电压均可超过4.0pu。结果表明,三相多次重燃和相间过电压是此类事故的主要原因。基于电路理论分析并揭示了三相多次重燃过程的产生、发展和结束机制,即工频电流首先过零相的预期瞬态恢复电压幅值高,导致电弧重燃,重燃产生的高频电流经电缆的相间耦合导致其他两相发生强制熄弧。强制熄弧相预期瞬态恢复电压的幅值和初始上升率都极高,继而引发三相多次重燃过程,并产生可达相对地过电压幅值的2倍的相间过电压。     

12kV真空断路器开断并联电抗器电弧重燃三相建模

在一定的系统条件下真空断路器开断10 k V并联电抗器时,触头间隙可能会产生连续的电弧重燃与熄灭现象,形成危险的过电压。为搭建准确的真空开关仿真模型,以复现断路器的分闸重燃基本特性,简单综述了真空开关仿真模型的研究现状,总结出现有研究的不足。为了消除现有仿真模型的不足,在运行电网上对一种型号的12 k V真空断路器开断并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,得到其断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,利用ATPEMTP搭建了真空断路器分闸电弧重燃模块。考虑电缆三相间的寄生参数,在ATP中搭建了真空断路器开断并联电抗器三相仿真模型,并对现场试验进行了仿真计算,仿真结果与试验结果大致相符。     

真空断路器开断35kV并联电抗器的三相建模仿真与过电压抑制研究

为探究真空断路器开断35 kV并联电抗器时过电压产生机理和改进现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断感性小电流的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,利用Fortran语言在MODELS模块中编写控制程序,建立40.5 kV真空断路器开断时电弧重燃三相模型,搭建了真空断路器开断35 kV并联电抗器三相仿真电路并考虑了断路器、三芯电缆三相间的寄生参数。在研究回路无任何保护情况下,断路器负载侧相间电压达到235 kV(7.1 p.u.),对地电压达到145 kV(4.4 p.u.)。仿真结果表明:三相多次重燃和"虚拟截流"现象是此类事故的主要原因。最后提出几点抑制开断并联电抗器时产生过电压的措施。     

运行方式对真空断路器开断并联电抗器过电压影响研究

针对真空断路器开断并联电抗器产生过电压故障的难题,文中基于Helmer J的真空断路器仿真模型,结合断路器相间耦合和断路器断口间杂散电容、损耗,在ATP中建立真空断路器开断并联电抗器过电压仿真计算模型,并在故障现场搭建试验平台进行试验验证.仿真研究了AVC控制的电抗器退出电压、PT运维方式与电缆长度、电缆型号对电抗器首...     

真空断路器合闸10kV并联电抗器过电压抑制的仿真研究

真空断路器合闸10 kV并联电抗器通常会伴随预击穿,危害系统设备绝缘。根据重庆云阳站的现场试验,分析断路器断口暂态恢复电压,在ATP-EMTP中搭建了等效的断路器预击穿模型。文中采用避雷器和阻容吸收器作为抑制装置。仿真结果表明,安装位置、数量和装置型号对过电压抑制均存在影响。单一的避雷器或者阻容吸收器无法同时抑制多处过电压。此外,安装距离被保护装置越近,抑制效果越好。最终对比分析不同抑制措施下的抑制效果,得到最佳抑制措施。研究工作对实际应用具有一定的指导意义。     

420kV并联电抗器开断过电压仿真分析

对420 kV电网开断并联电抗器产生的过电压情况进行分析,对三种常用限制截流过电压的保护装置进行介绍。实验引入理想的电弧模型,结合Emtp仿真结果,表明系统通过加入并联电阻和避雷器保护方式后,并联电抗器开断过电压得到明显抑制,可以将开断过电压限制在线路额定电压1倍以内。分析结果为超高压输电线路的稳定运行提供有价值的指导参考。     

真空断路器开断并联电抗器保护措施仿真分析

近年来中国中压配电系统中真空断路器切除并联电抗器时故障频发,如站用变压器及母联开关等设备闪络,甚至引发开关柜烧毁的严重事故。以某220 kV变电站的20 kV系统发生的该类故障为研究对象,运用PSCAD/EMTDC建立该变电站系统模型,仿真分析故障发生时系统的运行状态,并结合故障现象分析故障发生原因,提出相应措施,以抑制真空断路器切除电抗器时的操作过电压。仿真计算结果表明,由于真空断路器开断时发生截流、复燃且电抗器与杂散电容间发生谐振等多个方面原因,真空断路器切除电抗器时产生较高过电压,如果仅在电抗器侧安装避雷器与电容器,将无法有效抑制由于截流和复燃产生的过电压,需要在电抗器两端并联阻容保护装置。针对故障变电站的系统配置,建议电抗器并联的阻容装置电容值取0.2 μF,电阻值取400 Ω为宜。     

真空断路器开断并联电抗器的三相建模

针对40.5 kV真空断路器开断并联电抗器的工况,为了消除现有仿真模型的不足,笔者简单综述了真空断路器开断感性小电流的仿真研究的现状,对一种型号的40.5 kV真空断路器进行了试验,得到其触头间介质动态绝缘强度曲线、高频电流熄灭判据和截流数据,并建立了断路器开断并联电抗器的三相仿真模型,同时考虑了三相间的耦合。应用ATP-EMTP软件进行了该型号真空断路器开断并联电抗器的三相仿真研究,并与现场试验结果进行了比对,仿真结果与试验结果大致相符。     

真空断路器开断并联电抗器的仿真分析

近年来,随着真空断路器在电力系统的普及应用,与之相关的系统过电压事故也时有发生,特别是在开断感性负载时更为常见。为了能对过电压的发展过程进行更为深入地研究,应用EMTP对某变电站真空断路器开断并联电抗器过程中产生的操作过电压进行仿真分析。通过建立电弧电流过零判断、重燃判断、真空开关介质动态绝缘强度曲线等模型,模拟真空断路器开断过程中的重燃过程。仿真结果表明,真空断路器开断感性负载时,一旦发生三相电弧的反复重燃,操作过电压峰值会远高于系统额定运行电压,对系统绝缘带来严重的安全隐患。     

40.5kV真空断路器分闸并联电抗器重燃过电压及抑制方法

40.5 kV真空断路器分闸并联电抗器时,极易出现截流和电弧复燃,由此产生的重燃过电压会危害系统设备绝缘,危及电网安全稳定运行。为分析重燃过电压的特性及危害,文中考虑分闸过程中真空断路器触头之间的燃弧特性,利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC构建了准确的真空断路器的三相分闸重燃模型及开断并联电抗器的220 kV变电站系统仿真模型,分析了真空断路器分闸初相角和介质绝缘恢复速度对重燃过电压的影响。文中提出了避雷器和阻容吸收器、以及避雷器和铁氧体磁环两种过电压协同防护方案,与避雷器、阻容吸收器和铁氧体磁环单独使用时对重燃过电压的抑制效果进行了对比,并分析了不同安装位置下的抑制效果,验证了文中所提出的避雷器和阻容吸收器以及避雷器和铁氧体磁环两种协同防护重燃过电压方案的有效性。文中的研究成果为并联电抗器的投切和抑制方面的实际应用提供了理论支撑。     

12kV真空断路器投切并联电抗器合闸预击穿过电压的研究

12 kV真空断路器投切并联电抗器时可能会产生合闸预击穿现象,形成危险的过电压。为探明合闸预击穿产生过电压的情况和改进现有合闸仿真模型。笔者在运行电网上对一种型号的12 kV真空断路器合闸并联电抗器进行了一系列的现场试验研究,并对合闸预击穿暂态过程和现象进行了分析。结果显示:该型号真空断路器的合闸预击穿率高达50%,且合闸预击穿相对地过电压均可超过4.0 p.u.。统计得到其合闸操作不同期特性、预击穿暂态过程中断口间介质动态绝缘强度恢复曲线和高频电流熄弧特性,并在ATP-EMTP中搭建真空断路器合闸预击穿MODEL控制模型。考虑电缆三相间的寄生参数,对该型号真空断路器合闸并联电抗器进行三相仿真计算,与试验结果对比分析显示,仿真结果与试验结果基本一致。     

500kV并联电抗器开断的过电压及限制措施

分析了500kV并联电抗器(以下简称高抗)开断的过电压的产生及影响,从断路器的并联电阻、避雷器及高抗的投切方式等几个方面探讨了过电压的限制措施及效果,并用试验进行验证。理论分析和试验表明,切除高抗会产生高达7倍的过电压。氧化锌避雷器是限制高抗开断的过电压的有效、经济措施,能将高抗开断的过电压限制在3倍以下;若再带上线路,在远方站间接切除高抗,其过电压可限制在2倍以下。采用这种方式,可安全、顺利地切除高抗。     

500kV并联电抗器开断的过电压及限制措施

分析了500kV并联电抗器(以下简称高抗)开断的过电压的产生及影响,从断路器的并联电阻、避雷器及高抗的投切方式等几个方面探讨了过电压的限制措施及效果,并用试验进行验证.理论分析和试验表明,切除高抗会产生高达7倍的过电压.氧化锌避雷器是限制高抗开断的过电压的有效、经济措施,能将高抗开断的过电压限制在3倍以下;若再带上线路,在远方站间接切除高抗,其过电压可限制在2倍以下.采用这种方式,可安全、顺利地切除高抗.     

真空断路器投切并联电抗器过电压故障分析

文中以某220 kV变电站20 kV系统侧由真空断路器开断并联电抗器过电压引发的事故进行了分析。基于电路理论阐述了真空断路器投切并联电抗器过程中的截流、复燃、多次重燃过电压产生的机理,运用PSCAD建立了20 kV系统电磁暂态仿真模型,对不同截流值、不同并联电容下系统母线侧与电抗器侧的过电压进行了计算。结果表明常规氧化锌避雷器只能限制过电压幅值,不能改变频率和陡度,且现有避雷器均为相对地避雷器,不能有效地抑制相间过电压;电抗器两端加装并联电容器(或阻容吸收装置)可降低过电压幅值和陡度,能较好地抑制真空断路器投切电抗器过电压。     

相控断路器在抑制35kV并联电抗器操作过电压中的应用

近年来我国频繁发生220 kV变电站35 kV并联电抗器切除时操作过电压导致的设备故障,危及电网安全稳定运行。对切除并联电抗器过电压产生的机理、危害和抑制进行系统分析,提出了并联电抗器的选相投切策略,并开展了现场过电压实测和PSCAD仿真分析,为35 kV并联电抗器操作过电压的抑制提供了解决思路和工程经验。     

真空断路器投切并联电抗器过电压实例研究

通过时两个类似的真空断路器现场切并联电抗器的过电压实例进行比较研究，对其中的过电压情况进行分类和总结，分析了过电压产生的机理，并根据两个实例的异同评价过电压保护措施的效果，还提出了阻客吸收装置的参数计算方法和实例。