文摘

正相控断路器投切10 k V并联电容器的应用[中]/杨庆,张照辉,席世友,司马文霞//高电压技术.2016(6):-1739~1745.近年来,变电站真空断路器投切10 k V并联电容器组时发生了多起断路器或电容器炸裂事故,在更换断路器和改善保护措施后,此类事故还是屡禁不止。为减少该工况下绝缘事故的发生,重庆市某110 k V变电站采用分相控制技术的永磁机构真空断路器来抑制投切电容器组时的合闸涌流和降低分闸重燃概率。相控断路器是抑制并联电容器合闸     

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。     

相控断路器在35kV无功补偿回路的应用研究

相控技术通过控制断路器在电压或电流的最佳相位完成合（分）闸,有效削弱开关分合闸暂态,减小断路器触头损耗,改善无功设备运行环境,提高电网电能质量。为了验证该技术的有效性,首先基于电路理论分析了并联电容器相控投切的基本原理,接着针对中性点不接地星形连接三相电容器组的相控投切策略进行了分析,之后在安徽省某220 kV变电站针对某型相控断路器采用相控与常规方式合（分）闸35 kV并联电容器进行现场试验。试验结果表明,采用常规方式合（分）闸并联电容器时产生的涌流最大可达到额定电流的7.28倍,操作过电压倍数为1.51;而采用相控技术时将涌流抑制在2.31倍以下,操作过电压倍数不超过1.36,大幅提高了系统运行的安全性与可靠性。     

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...     

一起并联电容器分闸多次多相重击穿故障分析

在变电站补偿电容器损坏经常发生,特别是在使用真空断路器切除无功补偿用并联电容器时,这严重影响了并联电容器的安全运行。本文针对一起较为少见的并联电容器组分闸多次多相重击穿故障,结合故障录波数据及对故障电容器的解体检查,用ATPDraw仿真程序模拟了这一过程,分析认为电容器用真空断路器分闸时多次重击穿产生的过电压及涌流是电容器绝缘击穿故障的主要原因,降低投切电容器用真空断路器的重燃率对于减少并联电容器故障至关重要。     

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。     

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。     

一起35 kV并联电容器装置故障原因分析

高压真空断路器在投切电容器组时,由于断路器重燃引起的重燃过电压造成电容器极间绝缘损伤甚至击穿。本文针对某220kV变电站35kV并联电容器装置故障的现象及电容器损坏情况,结合故障录波图、真空断路器投切及保护定值的整定等,分析确定本次事故的原因是由于高压真空断路器在投切电容器装置过程中产生了重击穿过电压,导致电容器极间绝...     

投切电容器组专用真空断路器性能研究

真空断路器切除并联电容器组时,如果发生重燃可引起较高的操作过电压,对电容器组等设备危害严重。降低真空断路器的重燃率是限制切除电容器组过电压的根本措施。笔者在分析研究真空断路器重燃机理的基础上,提出采用带串联电阻真空断路器的方法,通过限制合闸涌流和断口恢复电压的幅值,达到降低真空断路器切电容器组重燃率的目的。     

投切电容器组专用真空断路器性能研究

真空断路器切除并联电容器组时,如果发生重燃可引起较高的操作过电压,对电容器组等设备危害严重。降低真空断路器的重燃率是限制切除电容器组过电压的根本措施。笔者在分析研究真空断路器重燃机理的基础上,提出采用带串联电阻真空断路器的方法,通过限制合闸涌流和断口恢复电压的幅值,达到降低真空断路器切电容器组重燃率的目的。     

12 kV交流真空断路器柔性化投切电力电容器的设计与应用

正输配电网普遍使用12 kV交流真空断路器投切电力电容器进行无功补偿,以提高电网的功率因数,节能降损,改善电能质量。通用12 kV交流真空断路器投切电力电容器存在涌流、重燃、非保持破坏性放电(NSDD)[1]等问题。采用双断口投切电力电容器的交流真空断路器能提高真空断路器容性电流的开合能力及动态耐压水平,显著降低重击穿概率[2]。双断口技术增加了交流真空断路器的复杂性和成本,减少了投切电力电容器过程中的重燃与NSDD,对合闸涌流影响不     

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。     

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。     

并联电容器组分闸重燃过电压仿真

并联电容器广泛应用于电网的无功补偿,但由于频繁操作并联电容器导致的操作过电压会损坏绝缘设备,影响电网运行可靠性.并联电容器的操作过电压主要指分闸重燃过电压,合闸时一般不会产生威胁电容器绝缘的过电压.通过分析重燃过电压产生的原因,提出了通过增加一套常闭断路器来模拟开断并联电容器组时重燃过电压的仿真模型.利用所提出的仿真模...     

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。     

真空断路器电容器回路故障原因分析

通过对电容器组回路投(切)时的暂态过程分析得出断口存在2倍恢复电压,合闸冲击电流超过20倍以上的运行条件。利用平均轨迹图解分析法对10 kV真空断路器的触头运动过程进行了分析,得出存在"慢分状态"和"慢合状态"缺点,因此存在分闸重燃和合闸损坏的可能性。重燃的后果是使断口后端电容器等设备损坏而自身无损。分析认为断路器电容器两类事故归因于断路器与投切电容器组不相适应的结构设计,因此呼吁制造、运行单位协同解决,使真空技术为电力系统所使用。     

变电站投切电容器组过电压研究

投切补偿电容器组电力系统最常发生的内部过电压,以贵州某变电站为原型,建立了仿真计算模型。操作过电压仿真研究中,断路器模型起着关键性作用,在分析了真空断路器开断时交流电弧物理过程的基础上建立了断路器的仿真模型,大大提高了仿真精度。仿真计算结果表明：投、切电容器组过程中电容器上承受的过电压幅值较小,不会对电容器造成威胁,但会在电容器入口端产生较高的对地过电压;在切除电容器组过程中发生断路器两相重燃时,由于断路器相间电压较高,将会在重燃相产生上千安的涌流,对电容器组的通流能力要求较高。     

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。     

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。