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高压真空斷路器操作过电压产生原因及相应保护措施發布時間:2018-8-16?|?來源:日博APP下载_注册登录

高压真空斷路器结构简单、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。但同时真空斷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。

通过对真空斷路器投切并联电抗器的运行情况的相关试验研究,对过电压产生的原因及相应的保护措施如下:

试验结果分析:高压真空斷路器过电压现象大致分为两大类:合闸过电压、分闸过电压。其中,分闸过电压又分为两种:

第一種是與感容元件的自由振蕩類似的截流過電壓,

第二种是复燃过电压,真空斷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,相关数据表面: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。

具體的過電壓種類及産生原因如下:

1、截流過電壓:

並聯電抗器等效回路以電容、電感爲主,這種回路的電壓電流是不能突變的,截流必然引起劇烈的電磁振蕩。忽略阻尼作用,根據能量守恒定律可推導出單相電抗器截流過電壓的估計值。

由(1)可以看出真空斷路器截流值越高、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。

2、複燃過電壓:

斷路器在開斷時,如果被開斷的負荷側暫態恢複電壓及其上升率高于斷口絕緣強度的恢複能力和恢複速度,電弧就會在瞬間將斷口擊穿,産生複燃,並在複燃相上産生複燃過電壓,在其它相上産生感應過電壓,隨後高頻暫態電流出現過零點,斷口再次滅弧,再次截流,如果被開斷的負荷側暫態恢複電壓及其上升率仍然高于斷口絕緣強度的恢複能力和恢複速度,就會再次重複“擊穿-滅槐的過程,直到斷口的絕緣強度足夠大,不再産生複燃。

在真空斷路器开断并联电抗器时,其暂态恢复电压主要由截流引起,因此截流过电压的频率直接体现了暂态恢复电压上升率;很高的频率导致很高的暂态恢复电压上升率,很高的暂态恢复电压和暂态恢复电压上升率导致很高的复燃几率。

3、重燃過電壓:

實例一和實例二的試驗中都沒有發現重燃現象,但重燃時的過電壓問題仍然需要考慮。

一般情况下真空斷路器的重燃是由于灭弧室制造时没有进行老炼造成的,在真空灭弧室采取老炼措施后,真空斷路器的重燃几率很低。重燃和多次重燃的过电压产生过程与复燃的过程类似,多次重燃的过电压水平也是很高的。

4、合閘過電壓:

在實例一中的合閘過電壓主要是由于合閘彈跳的存在使斷路器出現了類似複燃的“擊穿-滅槐過程,擡高了合閘過電壓水平。實例二中雖然也可以看到彈跳現象,但沒有出現類似複燃的“擊穿-滅槐過程,過電壓水平較低。

高压真空斷路器过电压现象相应的保护措施及要用到的相关设备:

1、過電壓保護措施:

根据实例一和实例二的对比和截流、复燃等过电压产生的机理,建议在电抗器侧、母线侧分别加装阻容吸收装置,以增大母线侧、电抗器侧的对地电容,既可以降低截流过电压的幅值,又可以降低截流过电压的频率,改善断路器灭弧条件,降低复燃概率,从而降低真空斷路器投切并联电抗器时的操作过电压。

但即使安裝了阻容吸收裝置也不能保證斷路器不發生重燃、複燃,同時還有可能出現非預期的諧振,出于安全性考慮,應在電抗器側、母線側同時安裝氧化鋅避雷器,以可靠地保證設備絕緣不會因過電壓而損壞。

2、阻容吸收裝置的參數:

選擇過電壓保護設備的主要參數應考慮以下主要問題:

(1)限制截流過電壓的頻率,建議將其限制在1000Hz以下;

(2)運行中阻容吸收裝置的諧振頻率避開系統中常見的諧波頻率;

(3)對運行中的阻容吸收裝置的諧振頻率加必要的阻尼,以防止擾動激發阻容吸收裝置與電抗器的電感産生諧振造成過高的過電壓;

(4)阻容吸收裝置應能夠保證長期運行;

(5)阻容吸收裝置的絕緣水平應與系統的絕緣水平相一致;

(6)避雷器的參數應能夠保護設備的絕緣。

对于高压真空斷路器在使用中,避免产生过电压现象的相关注意事项:

(1)真空斷路器投切并联电抗器的操作过电压主要由真空开关截流引起;

(2)真空斷路器切并联电抗器时有时复燃过电压水平高于截流过电压水平;

(3)阻容吸收装置对真空斷路器投切并联电抗器的操作过电压有很好的抑制效果。

(4)建议在使用真空斷路器投切并联电抗器时,选择不易发生重燃、截流值小的断路器;

(5)真空斷路器投切10kV,6000kvar并联电抗器时应在已有的过电压保护措施的基础上,在电抗器侧和母线侧同时加装阻容吸收装置,推荐值为R=40Ω,C=0.5μF;

(6)建议进行现场投切试验以检验真空斷路器投切并联电抗器时的重燃几率、过电压水平

户内高压真空斷路器

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