干式并联电抗器频繁击穿原因分析

根据某变电站干式并联电抗器多次击穿故障情况,现场开展了投切过电压测试,测试结果表明该断路器在合闸和分闸过程中均产生了幅值较高的过电压。通过对过电压产生原因以及避雷器保护效果的分析,确认真空断路器投切过程中产生的过电压超出电抗器绝缘水平是导致故障的主要原因,并提出将真空断路器更换为SF6断路器的整改措施。运行结果证明该措施的有效性,为今后类似情况的处理提供了依据。     

基于接触器控制的电容电抗器组投切方案

针对负荷在无功需求时刻变化的情况下,电容电抗器组频繁投切可能引起的断路器处过电压、保护误动作和断路器烧毁等问题,提出一种采用接触器投切电容电抗器组的方案。该方案在电容电抗器组中性点短接回路处加装一组接触器,控制接触器接通或断开中性点三相短接线,进而实现电容电抗器组的投切;替代传统的利用断路器投切的方式,避免过电压对断路器的损害,实现频繁的无功补偿,并保证系统的稳定性。建立PSCAD仿真模型,结果表明:该方案在电力系统正常运行时,能够满足负荷的无功需求;产生投切过电压进而导致接触器发生故障时,不影响电力系统稳定运行。通过经济性分析可知,该方案的投切性价比高于传统方案,具有较高的经济效益。     

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。     

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。     

投切过电压累积作用下干式空心电抗器匝间绝缘局部放电特性

为研究投切干式空心电抗器过程中产生的指数衰减振荡过电压对匝间绝缘的影响,制作了模拟实际干式空心电抗器匝间绝缘结构的试样模型,搭建了指数衰减振荡过电压试验平台和局部放电测试平台,研究投切过电压累积作用下匝间绝缘局部放电特性参数的变化规律并进行验证性试验。结果表明:投切过电压导致干式空心电抗器匝间绝缘强度大幅下降,应减少投切次数或采取措施限制投切过电压幅值;综合多个局部放电特征参数的变化规律可以表征过电压累积作用导致匝间绝缘老化的程度;过电压作用下发生的局部放电是导致匝间绝缘老化的主要原因之一。通过提高匝间绝缘局部放电起始电压的方法增强绝缘,为电抗器改进制造工艺提供参考。     

并联电容器组分闸操作过电压的仿真分析

并联电容器组在投切操作过程中存在很高的操作过电压,操作过电压与电容器及断路器周围杂散电容密切相关。笔者首先以不考虑杂散电容的简化模型对操作过电压进行了理论分析,并以此为基础利用EMTP-ATP仿真软件建立了是否考虑杂散电容的两种电容器组模型,研究杂散电容对分闸操作过电压的影响。通过对比仿真结果得知考虑杂散电容的完整模型更准确地反映了操作过电压的高频振荡过程;杂散电容的存在使得中性点对地过电压值更高且衰减缓慢,从而使得电容器极对地过电压剧增且高频振荡,同时也使得两相相继重燃时的过电压情况更加严重。     

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。     

35kV光伏电站低电压穿越检测装置瞬态过电压抑制措施研究

在对光伏发电系统进行低电压穿越实验时,真空断路器投切短路电抗器会产生较高的瞬态过电压,引起电抗器外绝缘击穿,造成实验设备损坏。为了研究抑制实验过程中过电压的有效措施,文中首先结合光伏发电低电压穿越实验系统,对影响瞬态过电压的因素进行了理论分析,并根据某35 kV低电压穿越实验线路,利用ATP进行了仿真计算,得出:影响瞬态过电压的因素有真空断路器截流值、投入短路电抗的大小和测试点并联电容的大小。最后总结出测试点并联0.1μF的电容和100Ω的电阻可有效减小瞬态过电压的峰值。     

SF6断路器投切66 kV干式并联电抗器过电压及抑制防护技术研究

文中为了研究SF6断路器投切干式并联电抗器产生过电压的种类及水平,以及提出有效的抑制防护措施,构建了SF6断路器投切并联电抗器三相仿真模型,理论推导了过电压种类及其特点;并依据66 kV干式空心并联电抗器实测和设计参数进行了仿真,得到了不同过电压的波形,阐述了产生不同过电压的机理;最后提出了抑制干式空心并联电抗器过电压的防护措施,通过仿真验证防护技术的可行性。经仿真计算得出SF6断路器投切66 kV并联电抗器产生的过电压与断路器的投切相角、投切速度以及截流值有关,最后通过仿真比对验证了文中提出的避雷器和阻容吸收协同保护装置对过电压的幅值和频率抑制效果的有效性,为干式并联电抗器过电压的抑制提供了理论支撑。     

新型电容器组过电压保护器的现场试验研究

由于真空断路器在合闸过程中可能出现断口预击穿、合闸弹跳、合闸不同期等问题,而分闸过程中可能会出现单相、两相重燃、截流等问题。这些问题都会在真空断路器投切电容器组过程中产生严重的过电压。目前电容器组过电压保护通常采用的金属氧化物避雷器的I型接线并不能完全有效的限制真空断路器因上述问题而产生的过电压。为此设计出新型电容器组过电压保护器,与电容器组串联电抗器并联安装,并进行了现场投切电容器组试验。试验结果表明,对电容器组投切过程中因异常工况所造成的过电压确实起到了限制作用,特别是明显降低了电容器组切除过程中因截流和两相重燃所产生的较高的极间过电压,过电压保护器还可吸收因开关断口预击穿所产生的快波前过电压的能量。过电压保护器的安装,对系统内其它电容器组投切所产生的过电压也有抑制作用。     

35 kV并联补偿电容器组继电保护动作时过电压的分析及防护

为探究继电保护动作时,真空断路器开断35 kV并联电容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电容器组的仿真研究现状,基于ATP-EMTP电磁暂态仿真软件,搭建了真空断路器投切35 kV电容器组的三相电路并考虑了三芯电缆、断路器三相间的耦合参数。模拟了继电保护动作时,真空断路器快速合—分闸电容器组的操作,并仿真了首开相重燃、两相同时重燃、母线对地电容瞬间变化等因素对投切电容器组过电压的影响。仿真结果表明:继电保护动作,母线对地电容发生瞬间性变化导致"虚拟截流"现象以及多相重燃是事故的主要原因。最后提出几点开断并联电容器过电压的抑制措施。     

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。     

220 kV母线高压电抗器投切对电力系统的影响

220 kV叠泉变电站是中国首个计划在高压侧母线投入电抗器以补偿容性无功功率的变电站,对该电抗器投切对电力系统的影响进行了评估。考虑电抗器励磁特性和投切过电压的统计特征,计算了由并联电抗器投切引起的各母线电压变化,对电压波动是否在设备耐受能力和系统容限范围内进行了评估;分别计算了安装和未安装选相合闸装置的投切暂态,包括投切并联电抗器所引起的操作过电压、励磁涌流。仿真计算结果表明:控制断路器截流值可以保证切除高压电抗器时过电压在设备允许范围内;使用选相合闸装置并制定合闸策略,可以降低励磁涌流至合理范围。     

SF6断路器切并联电抗器组试验研究

通过SF_6断路器切并联电抗器组试验结果的研究,对操作过程中的过电压SF_6断路器的重燃现象以及在分闸后所产生的拍频振荡进行了较深入的分析和计算,提出了一些新的观点和计算公式。说明SF_6断路器切并联电抗器组时,并联电抗器和小电抗均出现较高的过电压,在不利的分闸时刻SF_6断路器可能重燃并产生过电压。     

考虑真空断路器重燃特性的海上风电场分闸过电压研究

为了研究真空断路器操作对海上风电场机端变压器高压侧产生的高频暂态过电压特性的影响,搭建了简化的海上风电场中压电缆集电测试系统实验平台,并且依据实验结果建立真空断路器重燃模型、变压器高频模型和金属氧化锌避雷器频率依赖模型。基于自定义的高频模型,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建海上风电场中压集电系统,研究断路器正常分闸和故障分闸对暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数的影响,并且提出在塔底真空断路器和80 m电缆连接处串联扼流线圈和并联小电容的过电压保护装置。仿真结果表明塔真空断路器故障性分闸产生的过电压、重燃总次数最严重,过电压幅值最大为2.95 p.u.,陡度最大为268.67k V/μs,重燃总次数最多达161次,加装过电压保护装置后暂态过电压幅值和陡度以及重燃总次数得到了明显的抑制。     

750kV川-黄-贺线路分闸过电压事故分析

750 kV银川东变电站7522断路器分断后,由于不对称电磁振荡叠加,在750 kV川-黄-贺线路上产生了分闸过电压。研究表明,此过电压幅值不高,持续时间不长,不会影响相关的750 kV电气设备的安全运行。但由于川-黄-贺线过压保护出口整定时间较短,因此切空线过电压造成了川-黄-贺线黄河变电站、贺兰山变电站相应的800 kV断路器发生跳闸。为此建议适当延长川-黄-贺线过压保护出口整定时间。同时建议对于新建的750 kV输电线路在投运前,进行投切断路器过程的过电压测试,为线路过压保护的合理整定提供科学依据。     

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。     

真空断路器投切并联电抗器试验研究

为探明真空断路器投切并联电抗器时产生过电压的情况，并比较保护措施的效果，在运行电网上，对10kV真空断路器投切并联电抗器的实际运行进行了试验，在理论上进行了定性分析。证实：真空断路器投切电抗器时，将产生较高的过电压。为限制过电压，除按目前通行的措施安装氧化锌避雷器保护外，加装阻容吸收保护装置将更为有效。最后建议盘、柜制造厂宜生产投切并联电抗器专用的真空断路器柜，以备电力用户选用。     

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.