特高压并联电容器组选相关合涌流计算分析

<正>特高压变压器110 k V侧无功补偿并联电容器组具有电压等级高、容量大等特点,投切电容器组的断路器动作次数多,关合涌流大。采用选相合闸技术可有效降低关合涌流,提高开关电寿命。结合特高压无功补偿系统参数,基于ATP-EMTP软件计算出断路器预击穿电压和关合涌流,并分析了计算结果。2 0 0 9年,我国自主研发、设计和建设的晋东南-南阳-荆门1 000 k V特高压交流试验示范工程正式投运。特高压输电线路的充电功率大,并且随着系统运行方式的改变,线路潮流     

特高压变电站电容器组开合试验回路的电气参数

特高压电网送电功率变化较大,无功电压控制问题比较突出,控制系统电压的重要手段是投切主变三次侧的电容器组,实际运行中投切电容器组的频率很高。另外,由于特高压工程的特殊性,其对投切电容器组断路器的技术参数要求也高于相关标准,而目前现场运行的投切电容器组断路器未进行达到特高压工程要求的电寿命试验。为验证断路器投切电容器组电寿命能力,分析特高压交流变电站投切电容器组断路器技术要求与标准差异,探讨了利用合成试验回路进行电寿命试验的等效性,建立试验回路、计算主要电气参数,通过仿真计算结果验证,合成试验回路各项试验参数均满足投切电容器组断路器电寿命需要,能够保证试验断路器得到有效考核。     

断路器选相合闸技术应用综述与展望

目前,选相合闸技术在无功补偿电容器组、特高压线路、滤波器场等场景应用广泛。本文综述了国内外断路器选相合闸技术的研究现状,介绍了断路器选相合闸技术的应用,深入归纳了介质强度下降率（rate of decrease of dielectric strength,RDDS)、温度、间歇时间等各种因素对断路器选相合闸精度的影响,总结了断路器选相合闸的关键技术和问题,分析了断路器合闸动作时间分散性的产生原因,对断路器选相合闸技术的研究提出一些建议。     

关于选相合闸的思考

通过电子技术与断路器技术的结合而形成的选相合闸断路器,在电容器及电感线路投、切操作时,可以减小或消除电容器组的合闸涌流或电感线路合闸时的暂态现象。     

交流滤波器频繁投入引发直流换相失败预测动作问题分析

换相失败预测控制是一种防止超特高压直流输电系统逆变侧发生换相失败的有效手段。在工程应用中,交流滤波器组的投入和退出造成交流系统异常扰动,并进一步引发直流换相失败预测动作。通过对交流滤波器组断路器机械特性的研究,分析了其在现场实际中发生偏移从而与选相合闸装置参数整定值不匹配所造成的后果,并提出了针对性的意见和建议。     

特高压直流换流站选相合闸控制装置现场调试技术

结合向家坝—上海±800 kV直流输电工程从选相合闸控制装置的工作原理入手,针对断路器合闸过程中的预击穿特性以及环境温度和操作电压对断路器合闸时间的影响,建立了适用于选相合闸控制器测试的典型断路器合闸时间模型,提出了选相合闸控制装置性能测试的现场调试方法,并研制了选相合闸测试仪。最后将所提调试方法应用于向上直流工程复龙换流站的现场调试中,试验结果表明该方法能及时发现并消除设备缺陷,从而验证了该调试技术的可行性和有效性。     

特高压变电站无功装置主断路器合闸控制优化改进及效益评估

特高压电网中的无功补偿装置具有无功输出容量大、运行电压高等特点,其特殊性和重要性对投切电容器组的断路器合闸回路可靠性提出了更高要求。笔者提出了特高压变电站中110 kV电容器组专用断路器的合闸控制回路改进方法,采用双合闸控制回路并配置专用信号回路,该种方法可有效改善电容器组断路器合闸控制回路故障频发,提升特高压电网无功补偿装置运行可靠性。     

特高压相控断路器关合性能研究

理论上相控开关技术能有效降低特高压输电系统空载线路合闸操作过电压,但实践操作中,断路器预击穿特性、机械分散性和线路拓扑结构的变化等因素都会影响选相操作的效果,一定程度上阻碍了相控技术在特高压系统的发展。传统方法很难确定相控断路器的关合性能与输电线路的故障率之间的定量关系。因此,在用统计法计算线路故障率的基础上,提出一种应用自适应神经模糊推理系统(adaptive-network-based fuzzy inference system,ANFIS)评估相控断路器关合性能的方法。该方法通过神经模糊推理系统,建立影射相控断路器性能参数和特高压线路故障率关系的模型。通过计算分析,该模型的结果符合特高压系统的精度要求。利用此模型,一方面可以预测不同断路器预击穿特性、机械分散性和不同线路拓扑结构下的线路故障率;另一方面,可以分析在不同故障率要求下的断路器关合性能参数要求,给特高压相控断路器的设计制造提供依据。     

基于合闸录波提高交流滤波器断路器合闸时间稳定性措施及应用

交流滤波器是高压直流输电工程的重要组成部分,为直流输电提供无功补偿发挥着重要作用。交流滤波器合闸涌流及过电压对直流输电系统的影响很大,断路器合闸时间分散性大造成交流滤波器合闸涌流及系统过电压的问题在国内直流输电工程中普遍存在。为了提高交流滤波的运行可靠性,减小交流滤波器合闸涌流及过电压,研究交流滤波器断路器合闸分散性影响因素及改进措施具有重要的工程意义和应用价值。文中分析研究了交流滤波器断路器合闸时间分散性产生的涌流及过电压对电力设备及高压直流输电系统的影响,针对国内外选相合闸技术的发展以及选相控制技术应用中效果不理想的实际问题,进行了交流滤波器断路器合闸时间分散性影响因素和改进措施的研究。     

乌东德混合直流工程的高压交流断路器要求

±800 kV乌东德特高压多端混合直流输电工程是重大电力行业科技示范项目。其中,送端昆北站汇集了龙开口、鲁地拉等水电站,电站与换流站之间输电线路长,换流站运行压力大,因而对其高压交流断流器的参数要求提出了挑战,依据工程具体实际来制定断路器的技术参数显得十分重要。以乌东德电站送电广东、广西(昆柳龙)直流输电工程为依托,对昆北站中使用的交流断路器工作条件进行了研究。以交流系统及换流站相关数据为依据,如交流系统短路电流,换流变参数,交流滤波器和并联电容器小组、大组参数等。首先给出了昆北换流站的交流换流器分布概况、数量与说明。然后提出了选相合闸的作用和配合逻辑。为了得到交流滤波器和并联电容器大组/小组断路器和换流变断路器的特殊要求数据,通过理论分析和计算得到了额定单个和背靠背电容器组开断电流的大小。实验仿真软件选取PSCAD/EMTDC,模型是由HVDC换流器、换流变、交流滤波器及并联电容器组、交流母线避雷器组成的三相系统,模拟单组断路器的开断、切小组断路器降低交流母线FFOV以及孤岛运行模式等情况下的最大TRV值。从而确定了昆北换流站高压交流断路器的选型要求:(1)交流滤波器小组断路器和换流变断路器应安装选相合闸装置,以减小断路器合闸涌流;(2)交流滤波器和并联电容器大组/小组断路器必须满足工程实际的特殊要求,电容器组涌流峰值/涌流频率计算值,考虑选相合闸装置1 ms误差,昆北站为4.9 k A/2 401 Hz;(3)交流系统并联网运行时,交流滤波器大组和小组断路器的最大TRV计算结果为:昆北站交流滤波器小组断路器1 319 kV,故障工况及策略为双极运行时,发生单相接地故障,接地故障后100 ms切除线路,1 s后重合闸失败,切除故障线路,同时闭锁双极,再延迟100 ms切除小组滤波器;(4)昆北站交流断路器型式:孤岛方式最苛刻工况下采用分时切小组交流滤波器策略,A、B及C型ACF小组断路器耐受TRV能力需分别满足1 387 kV、1 430 kV及1 367 kV以上,大组ACF断路器耐受TRV能力需满足1 230 kV及以上;当在各型滤波器主电容侧安装避雷器后,A、B及C型ACF小组断路器的TRV分别为1 205 kV、1 122 kV、1 201 kV,大组、小组ACF断路器均选择双断口断路器,其TRV耐受能力为1 470 kV及以上。本案例可为特高压多段混合直流输电的高压交流断路器的选型提供参考。     

Weibull分布在真空断路器容性关合预击穿特性研究中的应用

当前选相合闸技术在断路器的容性开合工况中应用越来越广泛,而预击穿开距的分散性严重制约着选相关合策略。文中的研究目标是采用熔铸法制备灭弧室触头的40.5 kV真空断路器在容性开合运行工况下的预击穿开距分布情况。试验中采用熔铸法制备的直径为50 mm的CuCr40触头作为试品,通过L-C振荡回路产生了幅值6.48 kA、频率207 Hz的关合涌流,考虑35 kV三相不接地系统中容性系数为1.4的情况,关合过程中的外施电压设为46.3 kV。试验结果表明,预击穿开距dpre的余补累积概率满足三参数Weibull分布,并且3只灭弧室试品总是发生预击穿的预击穿开距基本相同,均为约1.6~1.9 mm,而预击穿开距的分散性则各不相同,约为3.4~6.0 mm。这意味着随着关合操作次数的增加,灭弧室的预击穿开距分布会显著变化,因而对于在真空断路器进行容性开合时考虑采用选相合闸技术而言,预击穿开距的分布是至关重要的。     

某换流站交流滤波场CT二次电流显示故障的试验查因及分析

介绍了一起换流站交流滤波场地某干式电流互感器C相的二次没有电流输出显示的故障。通过试验排查,排除了电流互感器本身缺陷导致此次故障的可能性,再通过对此电流互感器所在滤波器组的所有一次设备的试验排查,发现与此电流互感器所在支路并联的一电容器击穿才是导致此次故障的直接原因。经过对开合滤波器组的断路器诊断试验以及对选相合闸装置的检查及仿真分析,发现选相合闸装置C相的缺陷是导致电容器因合闸时过电压、过电流而被击穿从而使得此次电流互感器二次输出显示故障发生的根本原因。     

12kV真空断路器开合无功补偿回路的过电压分析

电容器组作为电力系统重要无功补偿设备之一,通常采用真空断路器对其进行投切。当真空断路器在开断电容器组发生重击穿时会产生过电压。产生的过电压可能会对真空断路器、电容器组或其他电气设备产生威胁。根据实际运行情况,真空断路器通常被用于无功补偿回路的电缆系统中,因此系统中存在的寄生电容不可避免的参与了真空断路器开合电容器组的过程。文中结合变电站中典型的补偿回路,分析了寄生电容的分布对真空断路器开断电容器组产生过电压的影响。通过实验室实施的等价性试验,证明了电源侧和负载侧寄生电容支路电流的存在,且此电流表现为高频、高幅值。在此情况下,获得了真空断路器开断电容器组发生重击穿时的过电压波形和数据。结果表明,由于补偿回路寄生电容的存在对真空断路器开合电容器组产生的过电压是有影响的。因此寄生电容的存在在真空断路器开合电容器组的过电压分析中应予以考虑。     

特高压变电站大容量电容器组专用断路器电寿命试验研究

特高压变电站三次侧无功补偿专用断路器动作次数多、关合涌流高、开断电流大,若发生重击穿将破坏设备绝缘及引发事故扩大的可能。由于特高压工程对专用断路器的技术参数要求高于相关标准,现场运行的投切电容器组断路器未进行满足特高压工程要求的电寿命试验。为了保证特高压工程可靠运行,亟需验证专用开关的电寿命。该项目分析了专用断路器运行工况,进行了电寿命试验回路参数的计算、仿真、建设、调试,并完成了3个不同型号产品的电寿命试验。试验验证了运行中专用断路器的实际电寿命,为现场运行提供了试验参考。通过该次试验还发现了影响专用断路器电寿命性能的诸多因素,为现有专用断路器完善和后续更高电寿命断路器研制提供了工作方向。     

1000kV特高压长治站110kV并联电容器组技术创新及运行分析

1000kV交流特高压长治变电站110kV并联电容器组具备容量大、电压等级高等特点,为了确保装置安全运行的要求,针对并联电容器组运行时产生操作过电压以及不平衡保护误动的现象,采用了双重操作过电压保护即防重燃的高性能断路器和过压阻尼装置并配合使用双桥差不平衡电流保护等技术创新措施,从而有效的抑制了上述问题的产生,并在文章最后提出了在运行维护中需注意的问题。     

145kV断路器开合电容器组电流试验研究

笔者研究了145 kV断路器开合电容器组电流试验的标准选用、试验方法、试验回路参数、试验要求等,并介绍了试验情况。研究成果的应用使得145 kV投切电容器组断路器的开合电容器组性能得到了型式试验考核,为工程的安全可靠运行提供了保障。     

Study on Current Tests of 145 kV Circuit Breakers for Capacitor Bank Current Switching

笔者研究了145 kV断路器开合电容器组电流试验的标准选用、试验方法、试验回路参数、试验要求等,并介绍了试验情况.研究成果的应用使得145 kV投切电容器组断路器的开合电容器组性能得到了型式试验考核,为工程的安全可靠运行提供了保障.     

变电站并联电容器组配置及分闸过电压的仿真分析

并联电容器组是电网中重要的无功电源,用于提高电网功率因数、维持较高质量的运行电压、降低输电过程中电网有功功率损耗从而确保电网安全稳定的运行。本文采用国际通用的电力系统暂态分析程序EMTP/ATP计算了天津某110 kV变电站的并联电容器组分闸过电压。分析了在考虑并联电容器组断路器不同期分闸前提下,单独改变一组电容器组参数情况下对该组电容器组分闸过电压的影响。给出适合于天津电网具体情况的并联电容器组单组投合容量合理范围。结果表明,同一电抗率下,每相电容越大流经电容器组每相的氧化锌避雷器能量越大,最终甚至会烧坏避雷器。     

特高压交流输电线路串联补偿合闸操作过电压研究

采用串联补偿能够有效地提高特高压交流输电线路的输电能力和系统的稳定性,但同时也会影响输电线路的电压特性。以中国特高压交流示范工程为背景,采用电磁暂态计算程序ATP-EMTP,对含有串联补偿装置的特高压交流输电线路的合闸操作过电压进行了计算分析。计算结果表明:加装串联补偿电容器可以降低操作过电压;串联补偿电容器的位置越靠近线路首端限压效果越好,其补偿度越大限压效果越好;采用相应的限压措施,可以将空载线路合闸过电压和单相重合闸过电压分别限制在1.34 p.u.和1.36 p.u.。     

1000 kV特高压长治站110 kV并联电容器组技术创新及运行分析

1 000 kV交流特高压长治变电站110 kV并联电容器组具备容量大、电压等级高等特点,为了确保装置安全运行的要求,针对并联电容器组运行时产生操作过电压以及不平衡保护误动的现象,采用了双重操作过电压保护即防重燃的高性能断路器和过压阻尼装置并配合使用双桥差不平衡电流保护等技术创新措施,从而有效的抑制了上述问题的产生,并在文章最后提出了在运行维护中需注意的问题.