投切电容器组时产生的过电压及其防止措施

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1、投切电容器组时产生的过电压及其防止措施　　在电X的众多变电所及重要工矿企业的变电所装投并联补偿电容装置，以便平衡无功功率，减少送电线路的无功传送，挖掘输变电设备的容量，提高电压，改善功率因数，降低线损，节约电能，增加用户生产，提高经济效益，因而并联电容器补偿装置在电X中应用越来越广泛。　　电容器组具有频繁投切的特点，一天便要投切几次甚至几十次，一年达万次以上，而能适用这种频繁操作的断路器是真空断路器。目前多数变电站仍使用国产真空断路器频繁投切电容器组，易在电容器侧产生很高的重燃过电压。为此，结合我站实际分析国产ZN-10型真空断路器投切电容器组时产

2、生过电压的原因，并争取相应的防御措施，以杜绝事故的发生，保证电容组的安全运行。　　故障情况：国产ZN-10型真空断路器由于质量部稳定和安装调整不当，在投切电容器组时，发生多次重燃，引起重燃过电压，其过电压值为额定相电压的3.5倍以上，导致电容器大批破坏。据系统内一事故通报，HD电X的甲变电所，于1979年7月，用ZN-10型真空断路器开断6480千伏电容器组时，造成电容器爆炸事故。经现场试验，操作4次，A、B两组相各重燃4次，电容器侧过电压幅值为额定相电压的5倍。乙变电所于1980年9月，用ZN-10型真空断路开断5616千伏电容器组时，造成大批电

3、容器损坏事故。经现场试验，操作35次，重燃4次，电容器侧过电压幅值为额定相电压的4.3倍。丙变电所于1982年3月，用ZN-10型真空断路器开断6012千伏电容器组时，造成电容器组的破坏事故。经现场试验，操作35次，重燃2次，电容器侧过电压幅值为额定相电压的3.3倍。近十几年也相继在多个电X的变电站发生过类似事故。　　故障原因：国产真空断路器有一定的重燃率。在燃的次数越多，过电压倍数也越高。重燃时，过电压较高的通常不是重燃的，而是不重燃相中的一相。发生一相一次重燃的较多，这时的重燃过电压倍数一般在3倍以下，不会使电容器发生故障。发生一相多次重燃或二

4、相多次重燃的亦较多，这时的重燃过电压倍数达3.5倍以上，导致电容器大量损坏。　　用ZN-10型真空断路器开断电容器组时，产生的过电压主要由重燃引起。例如某电X对34台ZN-10型真空断路器进行现场试验，其中11台断路器无重燃，23台电路器发生重燃，大部分重燃过电压倍数在3以下，超过3倍的约占16%，最大压数达5，导致电容器故障。　　经分析国产真空断路器投入电容器组时，产生的最大过电压主要由断路器触头发生弹跳引起。突围高燃弧性能的要求，使真空断路器的触失结构未用对接式触头，故合闸时一般在不同程度的弹跳现象。使合闸过电压倍数一般不超过2，超过32倍的几

5、率约为2%-3%，最大达3，故不威胁电容器的安全运行。　　在不同工况下接切电容器组的过电压：　　1）合闸过电压　　用国产真空电压路器头投入电容器组时，电容器上的电压要过渡到电X上，这个过渡过程是个振荡过程，因而产生过电压。该电容器上的残压U。通过放电线圈很快衰减至零，则在电容器上的最大电压为：　　Ucm=2Ucmsinφ　　式中Ucm-合闸瞬间电源电压最大值（伏）；　　φ-合闸瞬间电源电压相位角。　　当φ=90度（sinφ=1）即合闸瞬间电源电压为Um时，电容器上最大电压Ucm=2Um即过电压倍数K=Ucm／Um=2Um／Um=2.所以正常情况下合

6、闸过电压不超过2倍。如果合闸时，断路器触头发生弹跳，则过电压倍数会超过2，最大达3，故合闸过电压不会导致电容器故障。　　2）分闸过电压用国产真空断路器开断电容器组时，如果断口发生重燃，则会产生重燃过电压。　　电容器单相等值电路及重燃波形如下图。当t=to时，电流i过零电弧燃熄灭后。若在5毫秒内发生击穿，则　　a）电容器单相等值电路；b)重燃波形图　　b）E-电源电势；U-电源电压（伏）；K-开关；C-电容（微法）；　　Uc-电容器端电压（伏）　　图电容器单相等值电路和重燃波形图　　不会产生过电压。若大于5毫秒，小于15毫秒之内发生击穿，则会产生重燃

7、过电压。当t=t2,时，断口恢复电压达最大值，若断口介质强度不够而被击穿，则产生重燃过电压Ucm=3Um，即过电压倍数K=3.电弧的熄灭和重燃不断地重复，会引起更高的过电压。如当t=t3时再次击穿，则产生重燃过电压Ucm=5Um，即过电压倍数K=5(如图b所示)。如此高的重燃过电压，会导致电容器爆炸或损坏。　　限制措施及效果　　为了　　在电X的众多变电所及重要工矿企业的变电所装投并联补偿电容装置，以便平衡无功功率，减少送电线路的无功传送，挖掘输变电设备的容量，提高电压，改善功率因数，降低线损，节约电能，增加用户生产，提高经济效益，因而并联电容器补偿

8、装置在电X中应用越来越广泛。　　电容器组具有频繁投切的特点，一天便要投切几次甚至几十次，一年达万次以上，而能适用这种频繁操