10kV并联电抗器合闸过电压的计算与分析

全国电力系统配电技术协作网第二届年会集 配电网运行与新技术应用 10kV并联电抗器合闸过电压的计算与分析 印华吴高林 (重庆电力科学试验研究院401123) 摘要：针对某些变电站出现的对10kV并联电抗器进行合闸操作时开关柜发生爆炸的事故，本文分析了并联电抗器合 闸过电压产生的原因，并用EMTP对合闸过电压进行了理论计算．计算结果明，真空开关合闸时发生弹跳是合闸 过电压产生的主要原因，阻容吸收装置对该类过电压有较好的抑制作用． 关键词：并联电抗器；真空开关；触头弹跳 1 前言 并联电抗器作为电网的无功补偿设备，对于稳定电压、提高供电质量有着重要的意义。并联电 抗器的投切也是电网中较为频繁的操作。在投切电抗器的时候通常研究的是分闸时真空开关发生截 流、重燃产生的过电压，而对合闸时产生的过电压研究较∥1。51。但是在某些变电站，对并联电抗器 进行合闸操作时，发生了开关柜爆炸的事故。为此，笔者专门针对并联电抗器合闸时产生的过电压 进行了计算分析。 2并联电抗器合闸过电压产生原因分析 在对电抗器进行合闸操作时，如果断路器触头同期性差，非全相合闸会产生一个电磁振荡过程， 在一定的参数情况下还会产生谐振过电压。如图l所示，A、B、C三相合闸时，如果合闸时间不一 致，回路中就会存在电磁振荡的过程，如果电容和电感的匹配，还会产生谐振过电压。 图l 电抗器回路示意图 对于某些质量不好的真空开关，在合闸的过程中，开关触头发生弹跳(震动)，也会产生过电压。 开关触头的弹跳是指开关的触头发生了一个合上以后又分开，然后又合上的过程，或者持续合上又 分开直至完全合上不再分开的过程。在这个过程中触头分开的距离不大，断口的电弧会发生重燃， 截留现象，回路中会产生高频的电磁振荡，产生过电压。 672 全国电力系统配电技术协作网第二届年会论文集 配电网运行与新技术应用 3计算结果及分析 利用电磁暂态仿真程序(EMTP)，进行了10kV真空开关对并联电抗器进行合闸操作产生过电 压的理论计算。计算原理如下图所示。 图2计算模型 计算中的主要参数如下：断路器的截断电流为3A；电抗器电感为42．5L，杂散电容取10PF，配 变的入口电容100pF，配变的电感取10L。 计算结果如下所列。 (a)母线侧 (b)电抗器侧 图3开关同期合闸不发生弹跳的电压波形 (a)母线侧 (b)电抗器侧 图4开关不同期合闸(三相触头相差lms)不发生弹跳的电压波形 (a)母线侧A相峰值大约为：16kV(b)电抗器侧A相峰值大约为：29kV 图5开关A相触头发生弹跳的过电压波形 673 全国电力系统配电技术协作网第二届年会论文集 配电网运行与新技术应用 从上面的计算结果可以看出，开关发生弹跳是导致合闸过电压产生的主要原冈。本次的计算模 型中，A相触头发生弹跳，导致A相开关的母线侧过电压约为16kV，电抗器侧约为29kV。 采用RC阻容吸收装置和MOA均能抑制截流过电压、多次复燃(重燃)过电压。但由于MOA 不能抑制开关开断后断口间暂态恢复电J玉的上升速度，因而抑制高频过电压的效果远不如RC阻容 吸收装置好。并联RC阻容吸收装置可限制电弧熄灭后加在开关触头上的暂态恢复电压，从而可限 制开关复燃(重燃)的发生。一旦复燃(重燃)发生，电阻可起到衰减高频暂态过程的作用，电容 可降低高频过程的频率，两者的联合作用可起到良好的限制复燃(重燃)高频过电压的作用。 本次计算，采用的阻容吸收装置中，电容0．4uF，电阻40Q。计算原理和结果见图6和图7所 示。 现。 图6加入阻容吸收装置后的计算模型 #■，9，々，t打■tH-4，t¨v}5vv{c (a)母线侧 (b)电抗器侧 图7加入阻容装置后开关A相触头发生弹跳的电J玉波形 根据上面的计算结果来看，阻容能够很好的抑制此类过电压。母线侧和电抗器侧均无过电压出 4结论 真空开关发生弹跳是并联电抗器合闸过程中过电压产生的丰要原因。根据本次计算采用的参数， 真空开关发生弹跳时，母线侧过电压约16kV(相对地)，电抗器侧过电压约39kV(相对地)。 阻容吸收装置能够很好的抑制该类过电压。本次模拟计算，采用电容0．4uF，电阻40Q的阻容 吸收装置，真空开关发生弹跳时，母线侧和电抗器侧均无过电压产生。 参考文献： 【l】余乐，黄建华．林启文．真空开关操作过电压及其防护江阴．苏电机工程，2002，1(21)：5～8 【2】时燕新．真空断路器投切并联电抗器过电压实例研究[J】．华北电力技术，2005，6：5～8 【3】陈西庚．断路器切合并联电抗器爆炸原因分析【J】．电力建设，2003，5(24)：lO～11 【4】韩彦华，石少敏，王森．投切并联电容器过电压研究【J】．电力电容器，2007，1：5～8 【5】钱家骊，张节容，古嘉琴．高压开关开合电容电流和小电感电流【M】．中国电力出版社，1999 674 10kV并联电抗器合闸过电压的计算与分析 作者： 印华， 吴高林 作者单位： 重庆电力科学试验研究院 401123 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7296454.aspx