真空断路器投切并联电抗器过电压实例研究报告

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1、-真空断路器投切并联电抗器过电压实例研究真空断路器结构简单、可靠性高、免维护、寿命长、适合频繁操作等特点使其在电力系统中得到广泛的使用。但同时真空断路器也有一些不足之处，如截流、弹跳、复燃、重燃和由此而产生过电压。过电压问题在投切并联电抗器组时显得特别突出。为了解此过电压(幅值及频率)的情况，并比较保护措施的效果，需要对真空断路器投切并联电抗器的运行情况进行试验研究。1实例一1.1试验内容　　天津某220kV变电站150MVA主变的10kV系统装有中性点不接地的BKSC-6000/10型容量为6000kvar的

2、三相铁心并联电抗器，投切并联电抗器断路器为3AH5404W型真空断路器，断路器到电抗器的联络线为YJV22-10，3×150mm2，长度约90m的双缆，电抗器侧的避雷器为HY5WR5-17/45型氧化锌避雷器。天津市电力科学研究院对这种电抗器作了现场投切试验。试验中使用数据采集设备记录了电抗器侧的电压和电流波形、母线侧的电压波形，见图1～5，表1。1.2试验结果(运行编号：2051).---.---.3试验结果分析1.3.1合闸过电压　　由统计数据表可以看出此真空断路器投电抗器的合闸相对地过电压倍数没有超过3.

3、0。　　从合闸波形看出合闸过电压的波前在10μs以下，周期在20μs之内，属快波前操作过电压。1.3.2分闸过电压　　从分闸的波形可以看出分闸过电压主要有两种，第一种是与感容元件的自由振荡类似的截流过电压，如图5所示，第二种是复燃过电压，如图4所示。由统计数据表可以看出此真空断路器切电抗器的分闸过电压在有复燃存在时会达到相当高的程度，相对地过电压最大值为5.83倍，在没有复燃现象存在时仅为1.57倍，可见复燃是导致分闸过电压过高的主要原因。　　首开相的自由振荡频率为2517Hz，随后开断的两相振荡频率为3350

4、Hz，属于缓波前操作过电压。　　图4中注1为复燃过电压，复燃相的过电压上升沿为20～50/μs，属于缓波前操作过电压。图4中注2为复燃时在没有复燃的两相上的感应过电压波形，其波前在10μs之内，周期在20μs以下，属快波前操作过电压，其幅值比复燃相还要高，同时这两相之间的相问过电压是最高的，有时可达85～92kV(如第3，4次的BC线电压)，已经超出了运行设备的绝缘水平，而氧化锌避雷器对此类快波前、短周期的操作过电压保护效果不明显。2实例二2.1试验内容　　天津地区另一220kV变电站120MVA主变的10kV

5、系统装有中性点不接地的BKSC-5000/10型容量为5000kvar的三相铁心并联电抗器8组，投切用的断路器为3AH2115-2型真空断路器，断路器到电抗器的联络线为YJV22-10，3×150mm2，长度90～110m的双缆，电抗器侧接有氧化锌避雷器，所不同的是电抗器侧、母线侧都接有型号为LGl2-0.4/40-1(电容0.4μF，电阻40Ω)的干式过电压吸收器。天津市电力科学研究院对这种电抗器也作了投切试验。2.2试验结果(运行编号：2051)　　数据统计见表2，典型波形见图6，7。来源:www.hvsi

6、.cn.---2.3试验结果分析　　由统计数据表可以看出此真空断路器投电抗器的合闸过电压倍数没有超过1.3；从合闸的波形可以看出合闸过电压波前约为20～100μs，但幅值不高，波尾近似工频。　　由统计数据表可以看出此真空断路器切电抗器的分闸过电压倍数没有超过2.0；从分闸的波形可以看出分闸过电压为截流过电压，其首开相振荡频率为786Hz，后开断两相振荡频率为958Hz，属缓波前过电压。　　对比实例一中的数据可以看出无论是合闸过电压还是分闸过电压，实例二中的数据都较低，且实例二中没有快波前的操作过电压，可见阻容吸

7、收装置对真空断路器投切并联电抗器的操作过电压有很好的抑制效果。.---3投切时的操作过电压产生机理3.1截流过电压　　并联电抗器等效回路以电容、电感为主，这种回路的电压电流是不能突变的，截流必然引起剧烈的电磁振荡。忽略阻尼作用，根据能量守恒定律可推导出单相电抗器截流过电压的估计值。上式中　　L----电抗器电感量；　　　　　　Ich----截流幅值；　　　　　　　　C----电抗器绕组对铁心、电缆等对地的等效电容；来源:高压开关网　　　　　　Um----等效电容上的电压最大值；　　　　　　U0----等效电容上

8、的初始电压。振荡频率为：如果考虑阻尼的作用，其品质因数为：　　由(1)可以看出真空断路器截流值越高、杂散电容越小，截流过电压越高。三相系统的截流过电压更为复杂，但其原理基本相同。3.2复燃过电压　　断路器在开断时，如果被开断的负荷侧暂态恢复电压及其上升率高于断口绝缘强度的恢复能力和恢复速度，电弧就会在瞬间将断口击穿，产生复燃，并在复燃相上产生复燃过电压，在其它相上产生感应过电压，随后高