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同步开关技术对提高开断电容器组性能的研究
查看:314  发布日期:2018-2-2 9:55:23

一 内容简介

  断路器在开断电容器组时引发的重击穿过电压可破坏设备绝缘,对电网的安全运行构成威胁。采用同步开关技术合理延长燃弧时间,可有效降低重击穿概率。文中结合弧隙介质恢复理论与断路器同步关合特性,根据重击穿的判据条件,提出了一种重击穿概率计算新方法,从数理角度分析了触头分离时间、断路器绝缘强度上升率对重击穿概率的影响;再通过35kV永磁真空断路器动态预击穿试验得到其绝缘介质恢复特性,利用上述计算方法并结合试验数据得出:在分闸动作时间最大允许偏差为±2ms时,将选相控制器的预设燃弧时间选择在4~6ms范围内,可实现开断电容器无重击穿,为选相切除电容器组提供了一定的技术参考。

二 主要内容

  电力电容器是电力系统中广泛运用的无功补偿装置,它能够提高用户功率因数,降低输电线路损耗,改善电能质量。合闸涌流和分闸操作过电压是电容器组投切过程中危害严重的暂态冲击现象,特别是由于断路器重击穿而导致的过电压,将大大降低电容器组极间及其邻近电力设备的绝缘水平,减少断路器的使用寿命,影响电网的正常稳定运行。

  开断容性电流的重击穿现象与断路器触头材料、触头表面状况、运动特性以及绝缘介质恢复特性、分闸时刻紧密相关,国内外学者对此进行大量研究。

  文中在分析电容器组开断过程中系统暂态恢复电压和断路器绝缘介质强度恢复基础上,提出一种考虑断路器的绝缘强度上升率与机械分散性的电容器重击穿概率数学方法,分析了绝缘强度上升率和燃弧时间对重击穿概率的影响。针对35kV单稳态永磁机构真空断路器,搭建试验平台对绝缘上升率进行了测量,确定开断电容器组的最佳分闸相位,为减少真空断路器选相开断电容器组时的重击穿概率提供了理论依据。

1 电容器组开断暂态恢复电压分析

1.1 开断单相电容器组

1.2 开断三相电容器组

2 同步分闸电容器组

2.1 燃弧时间

2.2 绝缘强度上升率RRDS

3 同步分闸电容器重击穿概率计算

3.1 最小绝缘强度上升率

3.2 分闸动作时间分散性

3.3 确立重击穿概率密度函数

4 最佳燃弧时间的确定

4.1 绝缘强度上升率RRDS的测量

4.2 最佳燃弧时间的选择

三 结论

1 提出了选相开断电容器组的重击穿概率计算方法,分析了燃弧时间、绝缘强度上升率RRDS与重击穿概率之间的关系。在考虑断路器机械特性和绝缘介质恢复分散性的影响下,利用同步开关技术合理延长燃弧时间,可以大幅度降低开断电容器组断路器重击穿概率。

2 结合动态预击穿试验结果,在分闸动作时间最大允许偏差为2ms的前提下,35kV永磁真空断路器的预设燃弧时间为4~6 ms可实现无重击穿开断电容器组,对选相分闸电容器组提高了重要技术参考。

                                                                                 作者:李 伟,方春恩,李伟,任晓,程雪丽,张彼德

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