智能相控断路器在35kV并联电容器投切中的应用

某500 kV变电站利用SF 6断路器投切35 kV并联电容器组时,连续发生2起串联电抗器设备故障,分析原因是在投切操作过程产生了较大的涌流及过电压,引起干式空心电抗器发生匝间短路故障,严重威胁系统的安全运行。为了避免此类故障的再次发生,提出采用适用于投切35 kV并联电容器组的智能相控断路器来抑制合闸涌流,降低分闸重燃概率。为验证智能相控断路器的有效性,首先分析了投切涌流及过电压产生的原因和相控开关技术的原理,然后将智能相控断路器应用于该500 kV变电站的35 kV无功补偿系统,并分别对智能断路器与普通断路器进行多次分合闸对比试验,试验结果表明:普通断路器随机投切电容器组产生的最大涌流为4.2(标幺值,下同),过电压为1.81;智能相控断路器投切电容器组产生的最大涌流为2.3,过电压为1.4。试验结果证实智能相控断路器的应用能够从源头抑制合闸涌流和过电压,提高无功投切效率和系统安全性。     

特高压交流变压器选相合闸技术研究及工程应用

变压器空载合闸励磁涌流注入电网可能引起严重的电压暂降或谐波过电压问题,对交直流系统及设备的正常安全运行造成不利影响,目前国内多次出现超、特高压主变空载合闸励磁涌流引起电网异常的问题。选相合闸技术已在国内电厂升压变、高压直流系统换流变等场景有实际应用,但在特高压交流系统中尚属空白。针对国内在晋北特高压交流变电站示范开展的特高压主变选相合闸技术应用实践,介绍了基于剩磁测算的特高压变压器选相合闸技术原理,并结合晋北站特高压交流工程调试系统工况开展建模仿真,比较分析了不同措施抑制变压器励磁涌流的效果,并结合现场实测结果进行验证分析。结果表明,特高压主变断路器采用选相合闸技术可以有效抑制合空变励磁涌流,推广应用价值良好。研究成果可为特高压交流工程设计、设备选型提供参考。     

高压断路器选相合闸方法研究

针对电气设备分相投切时产生暂态过电压、过电流,尤其是换流变压器等电磁耦合类设备单相合闸时引起励磁涌流的问题,提出了计及电磁耦合影响的高压断路器三相合闸方法。该方法考虑电磁耦合效应对单相合闸的影响,以换流变压器断路器投切为例建立选相合闸的计算模型,对于换流变压器不同接线方式,分别计算逐相合闸过程中各相电压幅值和相位的变化,按电磁耦合影响最小的原则确定选相合闸控制方法。利用高压直流工程仿真和现场运维实例验证,结果表明:相比现行的单相合闸策略,采用计及电磁耦合影响的三相合闸方法,换流变压器空载合闸时暂态过电流减少明显,充电励磁电流波形较为平滑,抑制了励磁涌流的产生。     

特高压变电站选相分合闸装置运维技术研究

特高压变电站采用选相分合闸装置分合断路器,可有效抑制无功补偿设备投切产生的合闸涌流、操作过电压,延长开关设备的服役时间。从控制原理和控制过程两个方面详细介绍选相分合闸装置的控制策略,针对选相分合闸装置在应用、维护过程出现控制电压波动、功能开关切换错误、反馈回路误接线等典型问题进行原因分析并给出处理建议,为特高压变电站的精益运检提供参考。     

110kV电容器组选相分合闸装置的应用

通过电容器的投切调节系统电压是提高电能质量的重要措施之一。但大的电容器组在投入和切除的瞬间,会产生瞬态过电压和涌流,影响系统电压的稳定性。特高压泉城站110 kV断路器首次采用了选相分合闸装置,成功解决了电容器组投切瞬间的瞬态过电压和涌流问题。对选相分合闸装置特点、功能原理和投切策略进行了详细分析,为其他相似特高压站提供技术参考。     

10 kV集合式并联电容器的选择与应用

介绍了新疆哈密地区巴里坤县110 kV变电所安装的集合式并联电容器成套装置,对无功补偿容量的确定、集合式并联电容器及其配套设备型式的选择作了说明,以及运行过程中可能出现的涌流、过电压、电网谐波放大问题进行了分析,对变电站的无功补偿装置提出建议:按照变电站的无功补偿装置,仅补偿站内无功损耗的原则来确定变电站无功补偿容量;采用可调容集合式并联电容器配套的高压可调容智能综合控制器,该装置可根据变电站的功率因数和电压水平来调节有载调压变压器分接头和自动投切集合式并联电容器。     

特高压变电站110kV电抗器、电容器组过电压波形实测与仿真计算研究

电抗器、电容器组在变电站中主要用于无功补偿，提升系统安全稳定性，是站内的重要设备。文中通过在交流特高压变电站送电调试过程中开展现场实测得到了站内110 kV电抗器、电容器组投切过程典型过电压波形。为进一步地考虑实际断路器机械特性的分散性以及三相非同期性对过电压的影响，文中使用ATP-EMTP电磁暂态仿真计算模型开展了合闸过电压统计计算分析，研究了110 kV电抗器、电容器组合闸时不同位置可能出现的最大过电压值，结果显示各个位置最大过电压均在设备绝缘水平允许范围内。最后仿真模拟了站内电抗器组发生单相接地短路和相间短路故障时的过电压波形，较为系统地研究了特高压变电站110 kV电抗器、电容器组的过电压问题。     

特高压交流变电站用磁控式动态无功补偿技术方案

1 000 kV交流特高压变电站110 kV侧并联无功补偿电容器组具有电压等级高、容量大等特点。通过对1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程110 kV无功补偿装置的电容器和电抗器投切控制进行仿真分析,特高压输电系统因无功补偿装置频繁投切时产生的合闸涌流和系统电压波动不容忽视。讨论了110 kV磁控式动态补偿的设计方案,通过对设计方案进行仿真分析,结果表明采用磁控式动态无功补偿技术可以避免并联电容器组频繁投切,有效地稳定系统的电压波动。     

相控真空断路器投切空载变压器的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易引起继保装置误动、绕组机械应力增大及电能质量降低等。采用选相合闸技术在铁心中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器，可以有效地削弱励磁涌流。该文分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的策略，仿真分析及相关试验结果表明选相控制的永磁机构真空断路器很适于选相分合闸的实现。     

电抗器过电压吸收装置应用分析

针对变电站电抗器投切过程中易产生过电压,导致真空断路器爆炸、烧毁等问题,分析了投切电抗器时过电压产生的机理及常规治理措施的不足。提出通过在电抗器加装过电压吸收装置,达到限制过电压水平、减少过电压对真空断路器冲击的目的。在锡林郭勒电业局220 kV高力罕变电站串联电抗器及220 kV玉龙变电站并联电抗器加装过电压吸收装置后,有效降低了电抗器投切时的过电压水平。     

配电网投切无功补偿装置的过电压与抑制分析

目前国内仍主要采用并联电容器组作为无功补偿装置,投切并联电容器组产生的操作过电压会威胁设备的安全运行。利用PSCAD/EMTDC软件对某变电站10 kV系统进行了仿真建模,对其投切无功补偿装置过程中可能出现的各种过电压特点进行了分析。并研究了串联电抗率的变化对过电压和涌流的影响与抑制,仿真结果表明,实际中改变串联电抗率对过电压的抑制效果并不明显,但对于涌流有较好的抑制作用。     

基于EMTP/ATP的并联电容器投切过电压仿真分析

普遍采用并联电容器组作为主要的无功补偿装置,由于电容器本身的储能特性以及断路器可能的非同期合闸,使得在投切并联补偿装置的过程中产生幅值很高的涌流和操作过电压,从而对设备的绝缘水平和使用寿命造成不利影响,甚至威胁到系统的安全稳定运行。为此,以EMTP/ATP对并联电容器投切过电压的机理进行分析,结合油田电网中实际的110kV变电站,建立了仿真模型,进行暂态过程分析,通过与实际投切操作时的仪表测量值进行对比,表明数字仿真计算结果真实可信,具有现实指导意义。     

SF6断路器预击穿引起并联电抗器合闸过电压的原因及防护措施

为了确保变电站扩建或投运并联电抗器系统的安全性,采用理论分析、现场试验及仿真计算相结合的方法,对并联电抗器合闸产生过电压进行了研究。从SF6断路器瞬态预击穿机理以及波的折反射2个方面理论分析了并联电抗器合闸产生过电压的原因;在ATP-EMTP中建立SF6断路器预击穿模型,并对现场试验进行仿真计算。通过试验和仿真研究发现并联电抗器合闸产生预击穿时,在电抗器首端将出现标幺值为4.0左右的过电压。因此,建议电站投运并联电抗器时采取阻容吸收器进行限压。仿真结果显示,采取阻容吸收装置可以将并联电抗器的最大合闸过电压标幺值限制到1.68,且还可以抑制系统中的谐波。研究发现了变电站并联电抗器合闸预计穿现象,可为投入并联电抗器组时现场防护措施提供参考。     

500kV惠汕线茅湖变电站解口后线路高压并联电抗器退出运行的可行性研究

广东电网500kV惠汕线经茅湖变电站解口后,原线路高压并联电抗器配置条件发生改变,加之电网结构和运行方式变化较快,造成高压并联电抗器故障率较高。为此,对惠汕线惠州、汕头侧高压并联电抗器退出运行展开电磁暂态研究,研究内容包括高压并联电抗器运行和退出工况下工频过电压、合闸及单相重合闸操作过电压、潜供电流和恢复电压以及甩负荷操作过电压等,研究结果表明惠州—茅湖—汕头通道原配置高压并联电抗器退出运行是可行的。     

选相分合闸削弱变压器励磁涌流的应用研究

关合空载变压器所产生的励磁涌流容易导致变压器差动保护装置误动、绕组机械应力增大,甚至损害系统设备、破坏电能系统稳定性等.采用选相合闸技术在铁芯中的预感应磁通与剩磁相等时刻投入变压器,可以有效地限制励磁涌流,并能简化继保装置、提高电能质量.分析了变压器空载投切的暂态过程及限制励磁涌流的控制策略,仿真分析及相关试验结果表明选相控制的永磁机构真空断路器很适合于选相分合闸的实现.     

基于预充电的电容器组投切控制策略

为了减小配电网中无功补偿并联电容器组投切时所引起的涌流和过电压,对电容器组的投切过程及其自适应控制进行了研究,提出一种采用普通接触器的投切策略.该策略利用电网特性,通过二极管支路预先使三相电容器中的两相充电,使得一个周期内三相电压波形存在唯一一个同时过零点.在该过零点投入电容器组,能有效降低合闸涌流及过电压.仿真表明,采用该策略投切电容器,电容器合闸涌流被限制在2.5 p.u.以下,电压波形畸变很小.通过添加二极管支路预充电能有效地改善电容器组投切时的暂态性能,从而延长电容器的使用寿命.     

相控断路器的10kV电容器组投切试验及应用

随着电力需求越来越大,电网结构越来越复杂,为保障电网负荷波动时的电能质量,并联电容器组作为常用无功补偿装置,投切频率越来越高,然而中、低压电网目前常采用真空断路器进行投切,容易出现合闸涌流及操作过电压等现象,严重影响电网安全稳定运行.以相控断路器的工作原理出发,阐述了相控开关抑制合闸涌流和过电压的优势,并以省内某变电站...     

干式空心并联电抗器投切过电压现场测试与分析

为验证干式空心并联电抗器投切过电压受破坏问题,提出了干式空心并联电抗器投切过电压测量方案,并组建了测量系统.对某220 kV变电站一组66 kV干式空心并联电抗器进行了三次投切过电压现场测试,测量结果表明投切干式空心并联电抗器能够产生较高过电压,同时对现有仿真理论计算进行了真型验证,搭建测量系统时要解决分布参数对测量的影响问题.     

智能相控开关投切技术在变电站10kV无功补偿系统中的应用

近年来,深圳电网在操作10kV电容器组开关时连续发生多起开关柜故障、串联电抗器故障事件,分析原因为投切过程中产生的合闸涌流和操作过电压等暂态冲击,致使避雷器击穿短路故障和电抗器过流,对电网及设备的安全运行带来严重危害。为了抑制这些暂态冲击对系统安全的影响,本文将智能相控开关技术应用于110kV变电站的10kV无功补偿系统,并分别对相控开关和常规开关进行多次分合闸投切试验。智能相控开关技术能精确控制三相开关,使其在电网电压的过零点位置进行分合闸操作,从而有效控制电容器投切过程中出现的暂态冲击。试验结果表明,将智能相控开关技术应用到10kV无功补偿系统,可有效抑制合闸涌流和操作过电压,实现系统的安全运行。     

真空断路器投入并联电容器的过电压分析及防护

真空断路器在合闸投入并联电容器的过程中,可能会产生严重的过电压,导致相关设备损坏,国内已有多个变电站出现此类故障。为此以某110 kV事故变电站10 kV系统为对象,研究了过电压产生的原因,发现如果真空断路器在电流即将过零点时开始合闸,由于出现合闸弹跳,断口间会出现燃弧-熄弧-燃弧的现象,导致电容器上串联的电抗器与杂散电容产生谐振引发过电压,该过电压的出现随合闸时刻的不同呈现随机性。为深入研究该过电压特性,基于电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了真空断路器投切并联电容器过电压计算模型,分析了不同合闸时刻电压、电流波形,提出了过电压防护措施并进行了计算验证。计算结果表明,合闸时过电压幅值标幺值最高可达8,在串联电抗器侧加装避雷器可将过电压标幺值抑制在3以下(基准值为8.98 kV)。该结果证明了理论分析的正确性和防护措施的有效性,为保障真空断路器安全投入并联电容器提供了理论依据。