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。     

开断并联电抗器过电压机理分析及应对措施

随着电力系统的发展,以及线路电缆化率的提高,电力系统在负荷低谷期间对感性无功补偿的需求在不断增大,因此并联电抗器在电力系统中的使用越来越广泛.但是并联电抗器在开断过程中会产生截流效应,从而引发截流过电压以及重燃过电压,威胁电气设备的安全,影响系统安全稳定运行.从一次220 kV变压器跳闸案例分析出发,通过理论分析以及仿...     

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。     

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。     

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。     

基于ATP-EMTP的真空断路器切断并联电抗器过电压及其抑制策略分析

真空断路器在切断并联电抗器时伴随着截流过电压、多次重燃过电压等危害,造成电力系统的不稳定运行。为此,文中基于ATP-EMTP软件首先对变电站实际运行情况进行仿真分析,发现了在母线侧、负载侧以及电抗器侧存在着严重的相对地过电压以及相间过电压。随后通过结合过电压种类以及严重程度,选择了不同的保护装置并对保护效果进行仿真分析,得出双路RC过电压保护装置对于真空断路器切断并联电抗器产生的过电压具有较好的抑制效果。最后根据变电站的实际运行情况,对采取不同保护装置安装措施后过电压情况进行仿真计算,对比了不同的过电压抑制方法。研究结果表明,切断并联电抗器产生的过电压幅值可达普通情况下截流过电压的2倍;在不同位置相间过电压均显著大于相对地过电压;在负载侧和电抗器侧安装双路RC保护装置保护效果和经济性最佳,可使过电压值降低幅度达50%~69%,从而保证变电站的安全稳定的运行。     

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。     

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。     

海上风电场真空断路器投入并联电抗器的过电压及防护

目前,海上风电场暂态过电压研究引起了广泛的关注。为改善现有海上风电场设备模型在高频条件下的局限性,搭建了真空断路器自定义高频合闸模型。考虑并联电抗器杂散电容的影响,建立了典型海上风电场35kV系统模型,用于分析投入并联电抗器过程中在汇流母线及风机端变压器上产生的操作过电压。大量仿真结果与试验显示,海上风电场投入并联电抗器将出现峰值、陡度均高于陆上风电场的操作过电压。针对这种过电压分析了多种保护方案,发现并联安装避雷器和阻容吸收器抑制过电压的综合效果较佳,为海上风电场的设计、关键设备的绝缘保护和日常运维等提供了参考。     

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。     

变电站10 kV真空开关过电压保护的有关意见

论述了真空开关开断时过电压的形成机理,并参考有关现场试验数据说明了变电站真空开关柜要否用氧化锌避雷器进行保护的原因。     

真空断路器快速合-分闸操作10kV并联电容器的过电压机理

近年来变电站投切10 kV并联电容器时发生的断路器炸裂事故率不断上升,对此类事故进行了详细的统计后发现近50%的事故中都出现了断路器合闸后快速分闸的操作。就此,率先对并联电容器的快速合-分闸操作进行了概念定义,并对其过程中过电压产生的机理进行了理论推导。同时,提出了暂态回路重构、母线对地电容突变等观点。借助ATP-EMTP软件,对快速合-分操作过电压进行了大量仿真计算。研究表明:快速合-分闸操作会在断路器负载侧产生极高的过电压;对地电容起到了重构振荡回路的作用,改变了操作暂态过程的发展;断路器触头电流高频过零后出现等效截流的现象。仿真计算操作过电压标幺值高达8.5,此操作极有可能引发断路器重燃甚至绝缘击穿。     

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。     

35kV并联电抗器故障分析

以500kV茂名变电站发生的一起并联电抗器着火故障为例,对电抗器的接线方式和保护动作情况进行分析,推断故障发展的过程;对故障电抗器进行解剖检查,分析故障发生的原因并提出改进措施,为提高并联电抗器的安全运行可靠性提出建议.