牵引变电所并联电容器安全运行分析

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1、牵引变电所并联电容器安全运行分析牵引变电所并联电容器安全运行分析囊差一耋电力系统供电能力即容量是一定的.为有功功率和无功功率之和,无功分量所占比重大了,势必造成有功输出减少,降低电力系统的容量和利用率.对经济运行极为不利,因此,总希望无功分量(即有功负荷所占总负荷的比值)越小越好.机车牵引用电为感性负荷,利用感性负载和容性负载相位相反,互相抵消的原理,牵引变电所采用了并联电容补偿装置,以弥补牵引负荷带来的无功损失.并补装置并接在牵引侧高压母线上,由数个电容器串,并连接成组,再与电抗器串联而成.由于电容器有过电压,电流能力较差,断电后有残压,合闸送电会产生过电压和涌流等特性,所以装设有避雷

2、器,熔断器,放电线圈和电抗器等加以保护.放电线圈用以释放电容器储存的电荷,降低残压.防止再次送电时产生的合闸涌流和过电压;串联电抗器用于抑制装置投入时的合闸涌流,吸收牵引负荷产生的高次谐波并防止电容器组与系统产生高次谐波并联谐振.电容器与电抗器是并联补偿装置的主要设备,因电力机车整流产生的主要为3次谐波,为起到良好的滤波效果,一般将电抗器与电容器的电抗率设计为Xe/X1=0.12或0.13.下面以宝鸡供电段元龙变电所并联电容器运行情况为例对如何保障并联电容器安全运行做一分析.1元龙变电所并联电容器运行情况1.1元龙变电所并联电容器接线形式采用4串5并.电容器额定电压10.5kV,额定电流

3、14.9A,单体容量4.5uF,额定输出156kvar;电抗器额定电感215.9mH,额定容量240kvar.1.2元龙变电所并联电容器断路器至运行以来发生多次跳闸,仅2010年1月至4月份发生7次跳闸.其中3月2日发生电容器保险全部熔断,电流速断保护动作跳闸,其余6次跳闸为电容器保险熔断1根,差压保护动作跳闸.在短短的4个月时间发生7次跳闸,严重威胁设备安全运行.2跳闸原因分析2.1经反复查看保护事件报告.发现存在多次谐波过流反复启动,但未造成保护跳闸出口,原因为谐波过流保护整定时问为120s,～般谐波过电流不会持续超过120s.从7次跳闸可以看出,没有一次因谐波过流保护动作而跳闸,全

4、是由于熔丝熔断而造成的差压保护动作跳西铁科技0[3/2OLO]闸,也就是说熔丝能经受住未熔断保护而没有跳闸出口.每个电容器单设一个熔丝.如果熔丝质量达不到标准,熔断电流达不到额定值就熔断,可能造成差压保护的动作;另外熔丝安装不标准,安装面阻值较大,熔丝长期发热也可能造成熔丝的熔断.为此.对电容器熔断器抽样进行了测试.测试结果合格,符合规定要求.排除由于熔丝质量问题可能的造成跳闸.另外保护动作跳闸时均有熔丝熔断,排除保护误动的原因.2-2电力机车产生的高次谐波主要以3次谐波为主.对供电设备的危害相当大.由于容抗与电源的频率成反比.当高次谐波电压作用于电容器上时,因高频率谐波使电容器容抗减小

5、,所以通过电容器内的电流增大,也就是说,在基波电流的基础上又增添了电流谐波分量,这样波形势必发生畸变,结果使系统阻抗产生谐波过电压叠加于原电压上,造成电压波形畸变放大.谐波过电压不仅会使系统电流,电压波形发生畸变,而且还会造成:(1)电能质量变坏;(2)电气设备损耗增加;(3)电气设备出力降低;(4)绝缘加速老化,设备寿命缩短;(5)影响保护,检测装置的工作精度及可靠性.特别是高次谐波激发引起牵引变电所并联电容器安全运行分析谐振的情况下.极易导致电容器负荷过大,发热,振动甚至烧毁,同时还可能引起熔丝熔断等故障.2.3综合查看元龙变电所7次故障报告.负荷中谐波含量很大,交流波形发生了严重的

6、畸变(图1.故障波形).龄舞莓龋莨;:毒:4一∞C图1故障波形,交流波形发生严重的畸变每次故障跳闸出口前均有谐波过流保护反复启动与返回(图2.故障报告).图2保护跳闸故障报告.反复有谐波过流保护启动牵引供电系统的谐波主要由电力机车产生,电力机车的谐波电流由流入系统的谐波电流和流人电容器回路的谐波电流组成.谐波在电网中的分流比主要取决于牵引供电系统中的谐波次数n和串联电抗率k.电力机车产生的高次谐1波主要以3次谐波为主,当

7、j}>,n也是k>0.11时电力机车发出的3次谐波按比例分别流人电源支路和电容器支路.k值越小流入电容器支路的谐波电流就越大.当>,也就是k=0.11

8、时,电容器支路对3次谐波呈现低阻抗,3次谐波电流全部流入电容器支路,电容器支路对3次谐波呈串联谐振状态.由于发生串联谐振与并联谐振的电抗率k是非常接近的,只要是由于熔丝熔断等原因造成电抗率下降,整个系统就会从对3次谐波的串联谐振状态进入危险的并联谐振状态,危及设备运行安全.机车运行中反复产生谐波电流.造成谐波过电压冲击电容器保险,最后会从最薄弱的一根保险熔断,造成差压保护动作.分析得出,谐波电流产生谐波过电压是造成熔丝熔断,保护跳闸