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    高壓真空斷路器操作過電壓產生原因及相應保護措施發布時間:2018-8-16?|?來源:上海上碩電氣有限公司

    高壓真空斷路器結構簡單、可靠性高、免維護、壽命長、適合頻繁操作等特點使其在電力系統中得到廣泛的使用。但同時真空斷路器也有一些不足之處,如截流、彈跳、復燃、重燃和由此而產生過電壓。過電壓問題在投切并聯電抗器組時顯得特別突出。

    通過對真空斷路器投切并聯電抗器的運行情況的相關試驗研究,對過電壓產生的原因及相應的保護措施如下:

    試驗結果分析:高壓真空斷路器過電壓現象大致分為兩大類:合閘過電壓、分閘過電壓。其中,分閘過電壓又分為兩種:

    第一種是與感容元件的自由振蕩類似的截流過電壓,

    第二種是復燃過電壓,真空斷路器切電抗器的分閘過電壓在有復燃存在時會達到相當高的程度,相關數據表面:相對地過電壓最大值為5.83倍,在沒有復燃現象存在時僅為1.57倍,可見復燃是導致分閘過電壓過高的主要原因。

    具體的過電壓種類及產生原因如下:

    1、截流過電壓:

    并聯電抗器等效回路以電容、電感為主,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、雜散電容越小,截流過電壓越高。三相系統的截流過電壓更為復雜,但其原理基本相同。

    2、復燃過電壓:

    斷路器在開斷時,如果被開斷的負荷側暫態恢復電壓及其上升率高于斷口絕緣強度的恢復能力和恢復速度,電弧就會在瞬間將斷口擊穿,產生復燃,并在復燃相上產生復燃過電壓,在其它相上產生感應過電壓,隨后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復電壓及其上升率仍然高于斷口絕緣強度的恢復能力和恢復速度,就會再次重復“擊穿-滅槐的過程,直到斷口的絕緣強度足夠大,不再產生復燃。

    在真空斷路器開斷并聯電抗器時,其暫態恢復電壓主要由截流引起,因此截流過電壓的頻率直接體現了暫態恢復電壓上升率;很高的頻率導致很高的暫態恢復電壓上升率,很高的暫態恢復電壓和暫態恢復電壓上升率導致很高的復燃幾率。

    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。

    一般情況下真空斷路器的重燃是由于滅弧室制造時沒有進行老煉造成的,在真空滅弧室采取老煉措施后,真空斷路器的重燃幾率很低。重燃和多次重燃的過電壓產生過程與復燃的過程類似,多次重燃的過電壓水平也是很高的。

    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復燃的“擊穿-滅槐過程,抬高了合閘過電壓水平。實例二中雖然也可以看到彈跳現象,但沒有出現類似復燃的“擊穿-滅槐過程,過電壓水平較低。

    高壓真空斷路器過電壓現象相應的保護措施及要用到的相關設備:

    1、過電壓保護措施:

    根據實例一和實例二的對比和截流、復燃等過電壓產生的機理,建議在電抗器側、母線側分別加裝阻容吸收裝置,以增大母線側、電抗器側的對地電容,既可以降低截流過電壓的幅值,又可以降低截流過電壓的頻率,改善斷路器滅弧條件,降低復燃概率,從而降低真空斷路器投切并聯電抗器時的操作過電壓。

    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、復燃,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產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。

    對于高壓真空斷路器在使用中,避免產生過電壓現象的相關注意事項:

    (1)真空斷路器投切并聯電抗器的操作過電壓主要由真空開關截流引起;

    (2)真空斷路器切并聯電抗器時有時復燃過電壓水平高于截流過電壓水平;

    (3)阻容吸收裝置對真空斷路器投切并聯電抗器的操作過電壓有很好的抑制效果。

    (4)建議在使用真空斷路器投切并聯電抗器時,選擇不易發生重燃、截流值小的斷路器;

    (5)真空斷路器投切10kV,6000kvar并聯電抗器時應在已有的過電壓保護措施的基礎上,在電抗器側和母線側同時加裝阻容吸收裝置,推薦值為R=40Ω,C=0.5μF;

    (6)建議進行現場投切試驗以檢驗真空斷路器投切并聯電抗器時的重燃幾率、過電壓水平

    戶內高壓真空斷路器

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