真空断路器投切电容器组产生过电压问题的分析与解决

真空断路器投切电容器组产生过电压问题的分析与解决

宁夏英力特化工股份有限公司树脂分公司110kV变电所有两台63000kV A的三圈主变，并列运行，35kV侧及6kV侧采用分段运行方式。无功补偿装置接在6kV母线上，每段母线上个两组，每组容量4800kVar。在投运过程中发生过三次严重过电压事故，每次都造成多只电容器击穿及单只电容器熔丝发生群爆。第一次事故是在2008年8月大修后投运2#电容器组时，发生单相过电压。第二次事故发生在2009年2月临时检修完成后，投运3#电容器组时发生过电压。第三次是2011年3月31。两次都为三相相间过电压。在第二次事故发生后采取了在每组电容器组电抗器两端加装过电压吸收装置的措施，希望能抑制、吸收操作过程中产生的过电压。经过两年的运行，虽然该装置起到了一定的作用，在这两年中的投运未发生故障。但在2011年3月31投运时又出现过电压的现象，说明该装置并不能从根本上解决真空开关投切电容器产生过电压的问题。因我公司110kV变电所投切电容器组的断路器为真空断路器，真空断路器虽然一般情况下能满足频繁投切电容器组的需要，但因其在合闸过程中可能出现断口预击穿、合闸弹跳、合闸不同期等问题，在分闸过程中可能会出现单相、亮相重燃、截流等问题，这些问题都会产生严重的过电压，故存在很大的安全隐患。而我变电所所采用的金属氧化物避雷器不能完全有效地吸收真空断路器因上述原因产生的操作过电压，所以只有采取更加有效的措施，从根本上消除操作过电压，才能保证电容器组的投切安全。

在电力系统中，电容器组进行控制最早采用的是少油断路器，然而少油断路器对频繁操作的投切电容器组来说并不能完全满足其使用要求。近年来真空断路器以其使用寿命长，可频繁开断、无油、少维护等优点，在电力系统中得到了广泛的应用，因此电力系统也希望用真空断路器来取代少油断路器投切电容器组。而近年来随着真空开关在中压领域占领了绝对优势的市场份额，使这一需求显得更加突出和紧迫。但由于电容电流与电压的相角差和断路器开断性能的影响，真空开关在投切电容器组的过程中会产生各种复杂的操作过电压，投电容器组时可能会发生弹跳、断口预击穿现象，切电容器组时易出现重燃、截流过电压，对灭弧能力较差的开关，往往造成开关的损坏或爆炸事故，同时，电容器组投入时会产生涌流，涌流的频率在几百赫到几千赫间，幅值比电容器正常工作电流大几倍甚至几十倍，持续时间数十毫秒，涌流过大有可能造成断路器触头的熔焊、烧损，电流互感器、串联电抗器的绝缘损伤等，给电力设备带来严重的危害，限制了真空断路器在这一方面的应用。操作过电压也因此成为电容器运行中的一个危险因素。

为了弄清楚真空开关投切电容器组时产生过电压的真正原因，我们就从真空开关的几个关键部分进行一下分析。

1.真空度。

众所周知，真空灭弧室将真空作为绝缘介质，使其具有灭弧能力强，介质强度恢复速度快，绝缘强度高的优点，因此保持真空灭弧室内必要的真空度就很重

要。当真空灭弧室内真空度太低时，会出现断口预击穿和熄弧重燃等现象。但真空度低所造成的预击穿和熄弧重燃应该是连续的，且有近似的重复性，而在真空开关切合电容器组时发生的过电压却是非连续性的，具有偶然性；而且用于进行切合电容器的真空灭弧室即使在试验前对其真空度进行测量，甚至用特意制造并挑选过的真空度较高的灭弧室进行试验，仍然出现了过电压现象，在试验后对出现过重燃现象的灭弧室进行真空度检测，发现真空度良好。因此由于真空度低的原因造成操作过电压的观点显然是不能成立的。

2. 灭弧室的结构设计

如果灭弧室的结构设计不够合理，使灭弧室内部的电场分布不够均匀或者对电弧的控制能力不够，使得灭弧室的灭弧性能较差，将会造成在开断过程中电弧不能熄灭或不能承受瞬态恢复电压，使开断失败。但是这种原因所致的开断失败主要表现在极限短路电流的开断试验中，这时短路电流一般达几十千安，开断失败的特征是电弧只有短时熄灭，又迅速重燃，同时伴随有巨大的能量放出，甚至可以将开关或灭弧室烧毁。用于切合电容器的真空开关或真空灭弧室型号一般都经过了包括短路电流开断的型式试验的验证，证明其具有额定短路电流的开断能力，而在切合电容器组时的开断电流往往不超过几百安培，真空灭弧室开断这个等级的电流不存在任何困难，因此灭弧室的结构设计与开关在切合电容器组时发生的重燃现象没有直接的因果关系。

3. 触头材料

在其他条件不变的情况下，真空灭弧室的触头材料对击穿电压有很大的影响。早期生产的灭弧室使用的触头材料多为铜铋铈、铜铋铝等，这些材料由于含有低熔点的金属（铋），其击穿电压比较低，容易出现电压击穿。但自从使用综合性能比较优良的铜铬材料后，产品的耐压能力得到了提高，使灭弧室可以在更小的开距下开断更大的电流。我们现在的断路器用灭弧室的触头材料都是铜铬材料，可以保证灭弧室具有良好的耐压性能。而且由于触头材料的原因导致的击穿将会在电弧熄灭后几毫秒内表现出来，这也与开关在切合电容器组时的重燃特征不同。由此可见，触头材料的性能或选择并不是造成国产灭弧室重燃率高的根本原因。

我们再从投切电容器组的过程来分析发生重燃的原因：电容器组在被投入的瞬间有个短暂的充电过程，此过程是一个相当于短路的暂态过程，对于正好处于较高电压相位的相来说，会有很大的冲击电流流过开关触头，同时，由于限流电抗器的存在，又会因阻容震荡产生很高的谐波过电压，这是造成电弧成倍增加的根本原因。电容器组在断开前已经被充电，自身具有一定的电压，开关接到分闸指令后断开，电弧熄灭，外部线路为随着时间而不断变化极性的交流电压，因此开关断开后将受反向的电压，使开关断口最大需要承受2倍的正常线路电压，这是比一般的开断过程要严酷的地方；而且切合电容器组时的电流一般较小，不超过数百安培，电流开断过程本身并不存在困难，因此切合电容器组时发生重燃主要是电压击穿的过程。

从以上分析可见，真空开关自身的问题并不是其在投切电容器组时产生过电压的真正原因，过电压的原因是由电容器组的特点造成的。因此，我们可以想象一种理想的状态——在开关触头合、分的瞬间，加在触头间的电压为零，这样，断口预击穿、截流等过电压产生的原因就会迎刃而解。但传统的操动机构（弹簧机构和电磁机构）是一个复杂的机械系统，零部件多，运动环节长，因此运动时间分散性大，响应速度慢，且传统操动机构均为三相共轴运动方式，因而难以在三相交流系统中按时序对各相分别进行精确控制。可喜的是，随着真空开关技术、开关智能控制技术的不断发展，使得在电力系统中应用时间跟踪过零投切在理论上具有了实现的可能性。依靠智能控制技术进行操动的永磁机构，其结构简单，体积小，可以很方便地为开关各极分别配置适用的永磁机构，以实现对开关三极运动的精确控制，它的出现为时间跟踪过零投切提供了很好的技术基础，使得时间跟踪过零投切在电力系统的实际应用变为现实。由于用于时间跟踪过零投切的真空开关各极均配有独立的永磁机构，因此，在三相系统中，只要将开关三极的运动相互错开120度，便可实现对三相系统的同步关合。真空开关在接到合闸指令（对具有主控模块的真空开关而言自行发出合闸指令）后，自行检测电压零点，计算合闸电流的提前量，送出合闸电流，进行合闸操作，在合合理的时刻接通电路，加在断口上的电压为零瞬间，开关接通（在电容器组带有放电电阻的情况下，电容两端残压可以不计），开关接通后，流过电容器组的电流将按照余弦规律变化。

我公司通过广泛的考察和交流，选择了锦州拓新电力电子有限公司的时间跟踪过零投切式电容器投切专用开关柜。该装置采用检测母线过零时刻接通电容器的控制方案，从而消除电容器投切时产生的涌流和过电压。为准确做到过零控制，设计了一种与分合闸线圈动作时间无关的永磁机构控制器。在该控制器的控制下，断路器分合闸时间仅与断路器的机械运动时间有关。断路器选用永磁真空机构，在环境条件相同的情况下，永磁真空断路器的机械运动特性一致性较好，保证了同步过零投切的准确性。同时电压无功测控、录波单元对断路器的每次动作进行跟踪分析，计算每次动作的分合闸时间，对永磁机构控制器的控制时间进行调整。

过零投入电容器时刻选取如下图所示：

兰色为C相，粉色为A相，黄色为B相，浅蓝色为Uab。Uab过零即为粉色和黄色的交点，根据电路图计算过5ms后C相将过零。

根据上图C相滞后Uab 5ms后过零。

通过对过零时刻的准确选取及断路器动作时间的精确测量，实现了真正的过零投切，现场实际应用效果图如下：

由可分相操作的真空永磁机构断路器本体与智能过零控制器组成。

真空永磁机构断路器本体是一个由德国特瑞德的每相装有永磁机构的单相真空断路器。即A、B、C分相断路器，为实现断路器过零分合闸操作，提供了

所需的开关设备。

b）智能过零控制器

智能过零控制器是该公司自行研制的一种微机控制装置。内置了开关量采集电路，可以识别断路器的运行状态及有无分合操作的请求；内置了分合闸时间测量电路，可确知每相断路器的分合闸时间；内置了过零检测电路，可确知每相断口电压差等于零时的发生时刻和每相断口通过电流过零时的发生时刻；内置了大功率无触点开关电路，做为驱动断路器分合闸的执行元件，可准确，快捷，保证断路器过零合闸与过零分闸。智能过零控制器采用在母线电压过零时合闸，在电流过零时刻分闸的控制方案。由于真空永磁机构断路器具有分合闸动作时间一致性好的特点，在一定的环境条件下断路器的机械运动时间趋于一个常数，可由该装置的智能单元测量出来。设定其动作时间值为x，当要投入电容器时，按相关过零时刻起，计时等于10-（x/10的余数）时间时，由智能过零控制器给出对应的操作指令，便可以实现电容器过零投切的目的。

我公司于2012年4月利用大修停车机会完成了对电容器投切开关柜的改造，经多次投切实验，效果良好。通过改造可以极大的降低在投切电容器时，发生操作过电压的可能性，不仅减少电容器组修理维护费用，延长电容器组使用寿命，更重要的是有效保证供电系统安全和化工生产线的安全稳定性。

因个人技术水平所限，难免有错误及纰漏之处，望各位同行多多提出批评指正，也希望本文能对各位同行有所帮助和启发。

真空断路器投切电容器组产生过电压问题的分析与解决

真空断路器投切电容器组产生过电压问题的分析与解决 宁夏英力特化工股份有限公司树脂分公司110kV变电所有两台63000kV A的三圈主变，并列运行，35kV侧及6kV侧采用分段运行方式。无功补偿装置接在6kV母线上，每段母线上个两组，每组容量4800kVar。在投运过程中发生过三次严重过电压事故，每次都造成多只电容器击穿及单只电容器熔丝发生群爆。第一次事故是在2008年8月大修后投运2#电容器组时，发生单相过电压。第二次事故发生在2009年2月临时检修完成后，投运3#电容器组时发生过电压。第三次是2011年3月31。两次都为三相相间过电压。在第二次事故发生后采取了在每组电容器组电抗器两端加装过电压吸收装置的措施，希望能抑制、吸收操作过程中产生的过电压。经过两年的运行，虽然该装置起到了一定的作用，在这两年中的投运未发生故障。但在2011年3月31投运时又出现过电压的现象，说明该装置并不能从根本上解决真空开关投切电容器产生过电压的问题。因我公司110kV变电所投切电容器组的断路器为真空断路器，真空断路器虽然一般情况下能满足频繁投切电容器组的需要，但因其在合闸过程中可能出现断口预击穿、合闸弹跳、合闸不同期等问题，在分闸过程中可能会出现单相、亮相重燃、截流等问题，这些问题都会产生严重的过电压，故存在很大的安全隐患。而我变电所所采用的金属氧化物避雷器不能完全有效地吸收真空断路器因上述原因产生的操作过电压，所以只有采取更加有效的措施，从根本上消除操作过电压，才能保证电容器组的投切安全。 在电力系统中，电容器组进行控制最早采用的是少油断路器，然而少油断路器对频繁操作的投切电容器组来说并不能完全满足其使用要求。近年来真空断路器以其使用寿命长，可频繁开断、无油、少维护等优点，在电力系统中得到了广泛的应用，因此电力系统也希望用真空断路器来取代少油断路器投切电容器组。而近年来随着真空开关在中压领域占领了绝对优势的市场份额，使这一需求显得更加突出和紧迫。但由于电容电流与电压的相角差和断路器开断性能的影响，真空开关在投切电容器组的过程中会产生各种复杂的操作过电压，投电容器组时可能会发生弹跳、断口预击穿现象，切电容器组时易出现重燃、截流过电压，对灭弧能力较差的开关，往往造成开关的损坏或爆炸事故，同时，电容器组投入时会产生涌流，涌流的频率在几百赫到几千赫间，幅值比电容器正常工作电流大几倍甚至几十倍，持续时间数十毫秒，涌流过大有可能造成断路器触头的熔焊、烧损，电流互感器、串联电抗器的绝缘损伤等，给电力设备带来严重的危害，限制了真空断路器在这一方面的应用。操作过电压也因此成为电容器运行中的一个危险因素。 为了弄清楚真空开关投切电容器组时产生过电压的真正原因，我们就从真空开关的几个关键部分进行一下分析。 1.真空度。 众所周知，真空灭弧室将真空作为绝缘介质，使其具有灭弧能力强，介质强度恢复速度快，绝缘强度高的优点，因此保持真空灭弧室内必要的真空度就很重

高压电容器补偿装置存在问题及改进策略

高压电容器补偿装置存在问题及改进策 略 摘要：近年来随着国民经济的持续增长，社会总体用电需求在飞速增长，我国电网规模也随之迅速扩大。配电网依靠投切电力电容器调节无功，降低损耗同时提高电能质量。频繁投切产生冲击涌流和谐振过电压，会引起电容器过压、过流、过热和严重放电等现象，据统计并联电容器组内部元件损坏、熔丝熔断故障时有发生。本文主要对高压电容器补偿装置存在问题及改进策略进行论述。 关键词：高压电容器；补偿装置；存在问题；改进策略 引言 在现代化工业建设过程中，交流电动机运行过程中的耗电量占据了工业生产总用电量的80%左右，大量电动机投入使用，必然会消耗大量感性无功，而并联电容器补偿装置的使用则能够将可调节的容性无功提供给电网，以此来起到提升电压、降低损耗的作用，因此，并联电容器补偿装置在诸多工厂中得到了广泛使用。但是这一装置在应用时，仍存在诸多问题急需解决。 1高压电容器补偿装置存在问题 1.1高压并联电容器故障 熔断保护最为显著的特点是借助熔断器反应时限这一特性来进行快速熔断，以此来及时隔离故障电容器，控制事故发展，为其他无故障电容器的正常运行提供保障。继电保护与之相比动作时限更长。因此，当前高压并联电容器故障保护中应用的保护方式以熔断保护为主，继电保护为后备措施。当前这一保护形式得到了十分广泛的应用，但是也有人对此提出不同意见。例如，有人提出当前熔断器的性能尚不能作为电容器的主保护，可能出现拒动或误动等问题，所以对高压并联电容器的保护效果并不理想。因此主张取消熔断器，将继电器保护作为高压

并联电容器的主保护措施。因为继电器保护较于熔断器保护来说，出现误动以及 拒动等问题的概率更小，能够达到良好的保护效果，避免出现容器外壳爆裂等严 重问题。 1.2电源电压波形畸变造成电容器过流 在电力系统中，由于大功率可控硅整流器、变频器、逆变器、开关电源及晶 闸管系统等电力电子设备的广泛应用，电解工艺变压器铁芯的饱和等，都会使电 源电压的波形发生畸变。凡是非正弦波电压，均可分解为基波和各种信频的高次 谐波。由于容抗与频率成反比，所以谐波次数愈高，对该次谐波电压表现出的容 抗愈小，该次谐波电流就愈小，某次谐波电流所造成电流波形畸变，远比电压波 形的畸变严重。尤其是，当并联电容补偿装置，其电容与输电线和变压器的电感 形成振荡回路时，还可能出现电流谐振，该谐振电流将使流入电容器的电流有效 值成倍增长，造成屡断熔丝使电容器无法投入。 2高压电容器补偿装置存在问题的改进策略 2.1外熔丝+内熔丝+继电保护 这一保护方式是将外熔丝与内熔丝结合起来，搭配继电保护一同使用的一种 保护方式，所以这一保护方式较于以上两种保护效果最佳。因为可能导致极间短 路的因素有很多，例如套管外绝缘短路、极间介质绝缘击穿等原因都会到会短路 故障，再加上故障电流不会经过内熔丝，也就处于内熔丝保护机制的死区。在此 基础上，因为电流峰值较大且衰减速度是比较快的，继电保护也难以将自身的保 护作用充分发挥出来。针对这一问题就需要结合外熔丝保护来达到切断故障电流 的目的，从而起到对其他元件的保护作用。采取外熔丝结合内熔丝并配合继电器 保护这一保护方式，能够将外熔丝、内熔丝以及继电保护等保护方式的优势作用，充分发挥出来，以此来对同一电路中其他高压并联电容器的正常运行起到良好的 保护作用。 2.2串接电抗器消除谐波危害

并联电容器组操作过电压

并联电容器组投入时出现的涌流和切除时出现的过电压是并联电容器运行中的两大技术问题。 电容器组的操作过电压有可能是： 1、合闸过电压； 2、非同期合闸过电压； 3、合闸时触头弹跳过电压； 4、分闸时电源侧有单相接地故障或无单相接地故障的单相重击穿过电压； 5、分闸时两相重击穿过电压； 6、断路器操作一次产生的多次重击穿过电压； 7、其他与操作电容器组有关的过电压。 从试验数据中可以看出，分闸操作时的过电压是主要的，其中分闸过电压又主要出现在单相重击穿时，两相重击穿和一次操作时发生多次重击穿的几率均很少。 在我们国家，石化系统3～66kV为不接地系统，接于此系统中的电容器组的中性点均未接地。因此，在开断电容器组时如发生单相重击穿，电容器组的电源侧(高压端)对地可能出现超过设备对地绝缘水平的过电压，如在电抗率K=0时的理论最大值为5．87倍相电压，而且，随K值增大，过电压呈上升趋势；在电源侧有单相接地故障时产生的单相重击穿过电压远高于无接地情况。因此，对单相重击穿过电压应予以限制。对于操作较为频繁的真空断路器，应考虑发生单相重击穿的可能性。 根据国内已作的试验研究，使用无间隙金属氧化物避雷器限制单相重击穿过电压时，避雷器接线方式可采用附录A中的图A．0．4—1或图A．0．4—2。在运行中，曾多次发生相对地避雷器的爆炸事故。因此，武汉高压研究所和东北电力试验研究院都在自己的研究报告中提出了中性点避雷器的保护方案，并建议以此替代传统的相对地保护方案。报告中分析认为，中性点避雷器有下列优点： ①正常运行时荷电率接近于0，负担轻松，仅在电源侧有单相接地故障的情况下荷电率较高。中性点避雷器长期在接近于0的电压下运行，使避雷器电阻片可以得到自恢复，大大延缓避雷器的老化速度，从而减少避雷器的损坏事故，对电网和电容器组的安全运行均为有利； ②使用的避雷器数量少，最经济； ③避雷器接在中性点，万一发生爆炸事故，不会形成相间短路事故，事故影响面小。 但需指出，当电源侧有单相接地故障时开断电容器组发生了单相重击穿，采用中性点避雷器保护方式尚难于达到绝缘配合要求，还需作进一步的试验研究，寻求解决办法。因此，中性点避雷器的使用条件还要局限于不考虑电源侧有单相接地故障时的单相重击穿，或对运行条件加以限制：电源侧有单相接地故障时不能作停运电容器组的操作。上述情况设计时应予以注意。 (3)当开断电容器组时断路器发生两相重击穿，则电容器极间过电压可达2．87倍及以上，超过了电容器的相应绝缘水平，应予以保护。这种过电压保护的避雷器接线方式，可采用附录A中的图A．0．4—3或图A．0．4—4，但电抗率K为4．5％一6％时，需根据具体工程的特定条件进行模拟计算研究确定。

电容器组过电压保护器资料

概述 ●滤波电容器组开关柜被击穿的事故 使用电弧炉等重负载的系统或变电站，一般要在系统上并联电容器组进行补偿，以减少谐波对电网的污染和提高功率因素。可是，在投切电容器组时，在负责投切电容器组的开关柜内会出现较高的过电压，频繁造成断路器相对地（柜体）、相间击穿，严重影响设备的正常运行。 ●避雷器只能限制过电压的幅值，不能限制过电压的频率 根据国标要求规定，以35KV系统为例，避雷器在标称电流下的冲击残压应不高于134 KV，其最大过电压保护倍数为：K=＝4.07倍。事实上，采用避雷器来进行过电压保护，只能限制过电压的幅值。当系统内一旦出现高频过电压，即使其幅值被限制，对于高频波，系统原绝缘水平则都相应降低；当高频过电压来临时，即使过电压幅值被限制在国标要求范围内，但是，系统容抗因高频原因急剧下降，表现为低阻抗性质，若此时开关柜内再有绝缘间距不足、污秽等因素，极易发生延面爬电击穿短路的现象，给人造成避雷器未能限制其过电压假相。 分析过电压产生的原因 当系统分闸的时，电容器组上的电压为相电压的最大值：＝28.6KV，相当于1倍电压，同时，由于断路器的截流效应，电抗器两端将产生至少2倍以上的高频振荡过电压，经过电容器组的传递叠加，其过电压可达到至少3倍以上，即电容器与断路器之间连接部分上的电压幅值可达到100KV以上，这样的高频过电压对与电容器相连的断路器、开关柜的绝缘都存在巨大的威胁。 当系统合闸时，若理想开关，应没有反弹，事实上，绝大多数开关都有反弹，简单理解，开关反弹相当于一连串的合、分闸操作，其过电压危害极大。

●解决方案 我公司研制的SCLP系列滤波电容器组开关柜过电压保护装置，能有效抑制上述过电压，并将过电压倍数限制在2.5倍以内，这样的过电压保护水平相当于国标要求的6 0％，大大降低了滤波电容器组开关柜内在分闸时产生的过电压，真正实现过电压保护功能。 该装置已在宁夏石嘴山供电局落石滩变电所成功通过试验。 特点 ●SCLP结构简单、体积小巧，安装方便； ●SCLP可以将滤波电容器开关柜的过电压倍数限制到1.83倍，远低于国标要求的4.0 7倍，为国标要求的45％，并且安全可靠； ●配有可计99999次的无源计数器，自备电池可使用5～10年； ●户内外皆可使用。 保护对象直接保护开关柜，间接保护串联电抗器、滤波电容器、并联电容器。 该项目针对真空断路器投切电容器组过电压造成的系统危害，对过电压产生的机理、特点及限制措施等进行了研究，成功地开发出新型过电压保护器。该装置能够将投切电容器组时的极对地过电压限制到2.6倍以下，极间过电压限制到2.15倍以下；采用高能氧化锌阀片，荷电率仅为0.1～0.3；内串联有快速熔断器，并采用复合绝缘外套，具有良好的安全性能；带有无源动作计数器，可对保护器的动作情况进行灵敏记录。项目成果有效地防止投切电容器组过电压事故的发生，提高了电网安全、稳定、可靠运行水平。

关于10kV电容器开关常见故障分析及处理

关于10kV电容器开关常见故障分析及处理 摘要：随着10kV手车式断路器的应用范围不断扩大，电容器开关对电力系统的 正常运行和日常检修的作用愈加明显。由于电容器开关故障种类繁多，本文根据 具体故障检修实例，对电容器手车开关在运行过程中出现的常见故障进行了分析，并提出了相应的处理方法。 关键词：10kV；电容器开关；故障分析；处理方法 1、引言 近年来，在电力系统内，10kV开关室普遍采用中置柜，随着厂家在选材和设 计上的改进，断路器的可靠性大幅提高，由断路器质量造成的电网事故在不断减少。 由于电容器开关操作比较频繁，分闸时产生很高的过电压，且合闸时产生很 大的励磁涌流，所以断路器必须要有可靠地操作机构和良好的性能，才能保证电 力系统正常运行。但由于断路器的制造工艺和夏季高温天气的影响，10kV电容器 开关经常会出现控制回路断线、拒分拒合和分合闸线圈烧毁等故障。本文针对工 作中遇到的故障现象，提出一些电容器故障的分析和处理思路与步骤。 2、手车式真空断路器简介 10kV电容器组由于操作频繁，要求断路器及其操作机构更加可靠；由于断开 电容器组会产生很高的过电压（可达4倍以上），要求断路器灭弧不重燃；由于 合闸时电容器组产生很高频率合闸涌流，断路器要承受很大的涌流冲击作用，要 求断路器性能良好，且能多次动作不检修，因此多采用真空断路器或SF6断路器。 手车式断路器具有小型化、集成化、模块化等特点，该结构对于操作频繁的 电容器开关来说，检修相对容易，且元器件的更换对断路器机构的电气-机械特性影响也较小，更换后稍加调整即可投入运行。 手车式断路器小型化、集成化、模块化等特点也造成了其几个明显的缺点。 2.1运行条件要求高； 运行时中置柜内保持一定的温度，当环境温度过低时，易造成机构内转动、 摩擦部位的润滑干枯。 2.2机构内部故障较难查找； 机构内各部件之间的空间狭小，相互之间的二次连接线异常紧凑，给故障的 排查带来一定的难度。 2.3与其相配合的开关柜安装工艺及配合要求较高。 开关柜与断路器小车之间的配合间隙过大或过小，水平度均会造成小车操作 困难。 3、电容器开关故障现象及原因概述 电容器开关由于投切频繁或经常承受过电压过电流，很容易起出现线圈烧毁、无法分合闸等现象。在现场处理故障时应全面考虑，首先根据故障现象初步判断 原因，缩小检查范围，快速找到故障点进行检修。本人根据日常工作经验简单总 结了一些电容器故障现象及相应的故障原因，具体内容如下。 3.1故障现象一：断路器在合闸位置，发“控制回路断线”信号。 原因分析：（1）辅助开关损坏或节点接触不良； （2）分闸线圈损坏。 3.2故障现象二：断路器在分闸位置，发“控制回路断线”信号。 原因分析：（1）辅助开关损坏或节点接触不良；

电力系统电容器故障的处理方法

电容器、电抗器操作 (一)、电容器、电抗器操作的一般知识 一、电容器的操作 根据电网运行需要，电容器组投入电网或退出的操作。一般有两种方式，即手动投、切和自动投、切。 所谓手动投切是指当电网电压下降到规定值范围下限(或工作需要)时值班员手动将电 容器组断路器合上(电容器组投入电网运行)，当电压上升到规定值范围上限(或工作需要)时，手动将电容器组断路器拉开(停用电容器组)。 自动投、切是指利用VQC自动投、切装置，当电网电压下降到某一定值时，自动装置将动作合上电容器组断路器。反之，当电压上升到某整定值时，自动装置将动作电容器组断路器跳闸。 电容器组由于操作频繁，要求断路器及其操作机构更加可靠；由于断开电容器组会产生很高的过电压(可达4倍以上)，要求断路器灭弧不重燃；由于合闸时电容器组产生很高频率合闸涌流，断路器要承受很大的涌流冲击作用，要求断路器性能良好，且能多次动作不检修，因此多采用真空断路器或SF6断路器。 在交流电路中，如果电容器带有电荷时合闸，则可能使电容器承受两倍左右的额定电压的峰值，甚至更高。这对电容器是有害的，同时也会造成很大的冲击电流，使开关跳闸或熔丝熔断。因此，电容器组每次切除后必须随即进行放电，待电荷消失后方可再次合闸。一般来说，只要电容器组的放电电阻选的合适，那么，1min左右即可达到再次合闸的要求。所以电气设备运行管理规程中规定，电容器组每次重新合闸，必须于电容器组断开3min后进行。 串联补偿电容器：电力输电线路在输送电能时相当于一个电感，线路电抗主要为感抗，在线路两侧系统电势、电压及功角不变的情况下，线路输送的功率与电抗成反比。电容器的阻抗特性为容抗，它与感抗的特性相反，若在线路中间串入电容器，其容抗就可以与线路感抗相互抵消，使线路总的电抗变小，从而提高输电能力。又由于串补能使线路总电抗值减小，所以线路加装串补后还具有更高的静态和动态稳定性。而目前国内外还有一种可控串补。可控串联补偿（简称可控串补）是一种灵活交流输电技术，可以用来实现交流输电线路快速、灵活的阻抗控制，大幅度地提高系统的暂态稳定性，从而扩大线路输送能力。由于串联补偿电容器本运行工区没有，它的操作这里不作说明。 二、电抗器的操作 以下内容针对江都变低压电抗嚣。 低抗闸刀只能进行正常情况下的低抗从冷备用改充电和从充电改冷备用操作，操作前必须检查低抗开关确在分闸位置。 当低抗内部出现故障信号或低抗大修后无法确定内部有无短路时，低抗的充电操作应向网调提出用3510(或3520)开关进行。 低抗从充电改运行或从运行改充电操作必须由低抗开关进行。 低抗改检修时，应断开低抗保护屏上此低抗出口压板，防止检修时误跳低压侧总开关。低抗开关改检修时，应断开低抗开关直流操作电源，断开低抗开关交流操作电源。 1号主变4号低抗及2号主变4号低抗容量与其它低抗容量不同，运行中应检查各低抗

真空接触器切合电动机过电压的实例研究

真空接触器切合电动机过电压的实例研究 过电压真空断路器或接触器切合小电感电流负荷(如感应电动机) 时可能产生过电压。在切除过程中，小电流电弧在真空中的不稳定性，容易产生截流过电压，另外，当电流开断相角很小时，会发生多次复燃过电压；在关合过程中，由于其具有较强的高频电弧熄灭能力，在预击穿或触头发生弹跳时，易发生多次复燃过电压，这些过电压均会对电动机的绝缘产生危害，成为普遍引起关注的问题。某大型泵站运行了1 a 多来，改善功率因素的补偿电容器组的串联干式电抗器发生了多次损坏事故，电抗器表面环氧绝缘明显开裂，其部位大多在电抗器靠端部的匝间。该补偿支路与电动机支路并联，每次启停电动机组时，真空接触器同时切合电动机和补偿电容器组，这对于泵站是最频繁和典型的操作方式。有必要对这些系统操作方式产生的电磁暂态过程进行模拟计算研究和实测，寻找事故原因采取应对策略。 1泵站配电系统及其运行工况简介泵站配电系统为单母线分段方式。两路35 kV 电源进线，分别通过两台主变降压到6 kV 系统；每段母线带6 台电动机组。 以6 kV I段为例，该段母线送电到6 台电动机组，母线对地安装一组电容电感补偿支路和一组避雷器。每一回电动机支路上，真空接触器和电动机组之间对地安装一组电容电感补偿支路和一组避雷器，主要用于改善功率因数并限制对地过电压。电动机主要参数为额定输出功率1 400 kW，额定电压6 000 V，额定电流195.3 A，额定转速298 r/min，真空接触器主要参数为额定工作电压6 kV，额定工作电流400 A，额定开断能力(25次) 3.2 kA。高峰运行时，一般投入6 台电动机组，每段母线各带3 台，根据实际情况增加或减少机组的投入，因此，既有其它电动机组停运时单台机组起停的工况，也有其它电动机组运行时单台机组的起停工况，需要分别进行研究。 2EM TP 模拟计算和实测研究采用电磁暂态程序(EM TP) 对该配电系统各元件包括电源、架空线和电缆、变压器、改善功率因数的电容器和电抗器、避雷器、电动机组和开关分别进行了详细的模拟。其中开关采用理想开关模型。开关合闸时，触头两端电压为零；开关分闸时，流过开关的电流为零。按厂家提供数据模拟，开关合闸三相不同期不超过3 m s，合闸弹跳时间不超过2m s，分闸截流小于3A。过电压具有统计特性，在模拟计算时采用统计开关模型，每次切合操作都采用360 次随机操作，在一周波内均匀分布，并考虑计算中的最大过电压。避雷器采用分段非线性电阻模拟。电动机组采用通用电机模型模拟，模拟电动机组原始参数。 根据系统运行的实际情况，设计了两种计算工况，分别计算空母线合切电动机的暂态过程和母线上有多组电动机运行时合切电动机的暂态过程。受到系统实际运行情况的限制，现场实测了空母线合切电动机和母线上有一组电动机运行时合切电动机的暂态过程。现场试验的实测主要是验证计算，因此开关的操作次数仅为单合单分4 次循环，以观察实测中有无分闸重燃等特殊现象。运行中损坏的为电抗器，因此电抗器的端电压是关注的重点。在切电动机时，过电压主要是由于截流和重燃引起的。电动机侧有补偿支路，切电动机磁场能量可以通过补偿的电容电感回路振荡释放，形成了拍频振荡(见2) ，使开关触头两端的恢复电压上升速度变缓而不易发生重燃，过电压不会太高，即使有截流，除了开断时有一幅值

开断并联电抗器过电压机理分析及应对措施

开断并联电抗器过电压机理分析及应对 措施 摘要：近年来，随着真空断路器在电力系统的普及应用，与之相关的系统过 电压事故也时有发生，特别是在开断感性负载时更为常见。随着电力系统的发展，以及线路电缆化率的提高，电力系统在负荷低谷期间对感性无功补偿的需求在不 断增大，因此并联电抗器在电力系统中的使用越来越广泛。但是并联电抗器在开 断过程中会产生截流效应，从而引发截流过电压以及重燃过电压，威胁电气设备 的安全，影响系统安全稳定运行。本文主要讨论开断并联电抗器过电压机理分析 及应对措施。 关键词：开断并联；电抗器；过电压 引言 随着电力系统的发展，以及线路电缆化率的提高，电力系统在负荷低谷期间 对感性无功补偿的需求在不断增大。并联电抗器作为电力系统中的感性无功补偿 装置，在维持系统稳定性、优化系统经济效益和提高线路输电容量等方面起到了 积极作用。在真空断路器断开并联电抗器时，极易在电抗器侧和母线侧产生过电压，可能引发电抗器烧毁、开关柜爆炸、母线绝缘击穿等事故。 1过电压机理分析 1.1截流过电压 真空断路器在分闸过程中，电弧迅速被拉伸，弧道电阻增加，在开断电流还 未到达过零点之前即有可能被强迫截断，发生强制熄弧，这就是截流现象。由于 断路器的截流，回路中的电流变化率很大，并联电抗器上的电压也随之增大，由 此形成的过电压即为截流过电压。 1.2重燃过电压

并联电抗器开断时，在首先开断相的并抗侧会出现截流过电压，而此时在电 源侧还存在工频电压，这两个电压构成了断路器触头间的恢复电压。如果某一时 刻恢复电压大于触头绝缘强度，电弧就会将断口再次击穿而重燃。断路器重燃后，系统侧的电压行波通过断路器向电抗器侧传播，传播过程中出现多个振荡回路。 1.3三相同时开断过电压 上述重燃过程中产生的高频振荡电流经过相间电容和互感的耦合后叠加到另 外两相的工频电流上，有可能使这两相电流在工频自然过零点之前就出现一个高 频暂态的过零点，电流将被真空断路器强制开断截流。强制熄弧后，这两相电流 依然存在不能突变，只能对断路器负荷侧的对地电容振荡充电，由于两相瞬时电 流大小相等、方向相反，产生的过电压幅值相等、方向相反，这就导致相间过电 压水平最高将达对地过电压的2倍。多次事故中出现设备相间绝缘损坏的情况也 印证了这一点。因为这两相的截流开断与首开相几乎是同时发生的，可称该过电 压为三相同时开断过电压。与首先开断相的重燃过程相似，强制熄弧两相也会因 为断路器触头间恢复电压过高而发生重燃，其结果就是在短时间内三相重燃过程 相互影响，重复出现多次重燃—熄弧的现象。当截流过电压、重燃过电压和三相 同时开断过电压一起出现时，会引起很高的过电压。 2故障原因分析 真空断路器切并联电抗器出现重燃时，最易出现首开相重燃过电压，其产生 的高频暂态电流在三相间的耦合作用明显，暂态电流同时叠加在后两相工频电流上，可能引起非首开相出现暂态高频过零点，进现等效截流过电压。由于后两相 负载电流大小相等、方向相反，引起的等效截流过电压极性也相反，不但会出现 严重的相对地过电压，同时会出现严重的相间过电压。 3应对措施分析 3.1采用相控断路器开断并抗 相控断路器通过引入一个合适的燃弧时间窗口，使得断路器的触头在电流过 零点前提前分离，分离后持续燃弧，至电流过零点处熄弧，此时动静触头已经有

真空断路器断开空载变压器的过电压限制

真空断路器断开空载变压器的过电压限制 一、切空载变过电压产生原理 1．截流过电压产生原理。 截流过电压是指真空开关开断空载变压器的小电感电流时，由于真空开关的强分断能力，出现电流在未到达自然零点前被强行开断的现象。这主要是由于电弧电流较小时，阴极斑点提供的金属蒸汽不够充分和稳定引起的。真空电弧主要由电极在分断瞬间受热引起金属蒸发而形成。电弧使电极表面出现一些斑点，这些斑点上的金属会不断熔化和蒸发来维持真空电弧。开断大电流时，金属蒸汽充分蒸发，电弧比较稳定，是在工频电流自然过零时断弧。试验证实，开断几百至几千安的交流电流时，一般不会发生截流现象。开断小电流时，如空载变压器激磁电流(一般只有额定电流的0.6％～2％)。由于弧柱扩散速度太快，阴极斑点四周的金属蒸汽压力和温度剧降，使金属质点的蒸发不能维持弧柱的扩散，造成电流到达零点之前的某一瞬时值Ij时发生强制熄弧即截流。C为变压器对地等效电容，L为变压器励磁电感。假定截流在i＝Ij时发生，即Ij＝Imsina，由于截流，使回路中电流变

化率di／dt很大，电感上的压降U1＝Ldi／dt很大，形成过电压。从能量角度阐述，截流瞬间，绕阻中储有磁场能量Li2j／2，在电容中储有电场能量CU20／2，这些储存的能量在L—C回路中振荡，振荡频率f0＝1／2πLC，由于C值一般很小，所以当全部储能都转化为电场能的瞬间，在电容C上将出现很高的过电压，即截流过电压。 2．切空载变截流过电压中的重燃。 实际上，切空载变压器时，刚截流的初始阶段，触头分开距离很短，触头间介电强度很有限，并按一定的速度逐渐增长，而恢复电压却因高频振荡升高得很快，恢复场强等于介电强度时，发生第一次重燃。C上的电荷通过C～K～CS回路进行高频放电，其储能迅速消耗掉，C上电压迅速降低到电源电压U0。当再次断弧时，在高频放电时间内，因部分能量已被消耗掉，故此时的电感电流及其总磁场能比原来小一些，第二次恢复电压的幅值也比第一次小一些。接下来电弧的多次重燃使得电感中的储能越来越小，限制了最大可能的过电压，实测也证实了这一点。 当空载变压器从一侧分闸而引起过电压时，由于主磁通穿过整个铁芯，其他各个绕组也会按变比关系感应出同样倍数的过电

真空断路器投切并联电抗器过电压故障分析

真空断路器投切并联电抗器过电压故障分析 摘要：真空断路器因具有结构简单、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应用。但真空断路器也有其不足之处， 如存在截流等问题，以及由此而产生过电压。过电压问题在投切并联电抗器组时 显得特别突出，由真空断路器投切电抗器引发的开关爆炸、电抗器绝缘击穿等故 障时有发生。基于此，本文首先对工真空断路器投切电抗器产生的过电压进行了 概述，详细探讨了真空断路器投切并联电抗器过电压保护措施，旨在保证电力系 统正常运行。 关键词：真空断路器；投切并联电抗器；过电压故障；分析 随着时代的发展和社会的进步，人们对电力质量提出的要求也越来越高。但是，目前，我国的电力系统保障中存在许多问题，所以，要充分考虑其安全性。 真空断路器在电力供应系统中占有非常重要的位置，它是其中不可或缺的一部分，它的存在能保障供电系统的良好运作，确保维修人员的生命安全，减少因维修造 成的损失。真空断路器的使用范围很广，一般用于冶金产业、石油产业、化工产业、煤炭产业、电力，等等。而过电压的出现引发了回路故障、高压开关柜被损坏、真空断路器被烧毁等多种安全事故。鉴于此，需要维修人员定期检查相关装置，及时发现其中存在的问题，减少装置发生故障的次数，限制操作过电压。 1 真空断路器投切电抗器产生的过电压分析 真空断路器投切电抗器时可能会产生截流过电压、复燃过电压、多次重燃过 电压及三相同时开断过电压。 1.1截流过电压 因真空断路器灭弧能力强，真空断路器在开断电抗器时，电流会被强迫过零 而产生截流。并联电抗器等效回路由电容、电感组成，电压电流无法突变，因此 截流可能会引起剧烈的电磁振荡，进而产生较高的截流过电压。 1.2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，在其他相上产生感应过电压，随后高频暂态电流出现过 零点，断口再次灭弧，再次截流。如果被开断的负荷侧暂态恢复电压及其上升率 仍然高于断口绝缘强度的恢复能力和恢复速度，就会再次重复“击穿—灭弧”的过程，直到断口的绝缘强度足够大，不再产生复燃。在真空断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。 1.3重燃过电压 在断路器分闸时，断路器触头未完全开断，动、静触头之间距离不大，而断 路器负载侧电压幅值和振荡频率很高，导致触头两端电压恢复速度远超过断口绝 缘强度恢复速度，触头可能被击穿，导致电弧复燃。又由于真空断路器强大的灭 弧能力，复燃的电弧被强制灭弧，导致断路器电弧不断复燃—熄灭，由于电压级 升效应，强度可能会不断增强，直至触头间的距离足够大，足以耐受恢复电压为止。 1.4三相同时开断过电压 断路器开始分闸后，其中一相电压会首先过零而出现熄弧，称为断路器首开

电容器过电压保护

中国电力设备管理网 电力电容器过电压保护反措 摘要：通过分析银南电网电容器过电压保护几次误动事故，提出在电容器过电压保护中使用高返回系数JY8系列静态型电压继电器，来防止系统出现瞬间过电压时电容器过电压保护误动。 1引言 电力系统中，电力电容器作为一种静止型无功功率补偿装置，在维护系统的可靠、稳定运行中，发挥着日益重要的作用。实践证明，为了提高电力电容器运行的可靠性，除了不断提高电容器本身的质量，采用合理的接线和布置之外，配备完善、合理的保护装置也是极其重要的。 电容器过电压保护，是确保电力电容器在不超过规程规定的最高允许电压下和规定的时间内动作的电容器保护。由于电容器输出的无功功率和内部有功功率损耗均与其两端电压的平方成正比，即电容器输出无功功率Qc＝ωCU2；电容器有功功率损耗P1＝ωCU2tgδ，电容器耐受过电压的能力比较低。按照IEC标准，“电容器单元应适合于当端子间的电压有效值升到不超过1．1倍额定电压（过渡过程除外）下连续运行。”我国国标也规定，电容器连续运行的工频过电压不超过1．1倍额定电压。由此可见，电容器过电压保护配置的合理与否，直接影响着系统并补电容器的健康、稳定、有效运行。本文通过宁夏银南供电局所辖变电所10kV并补电容器先后发生的电容器过电压保护误动事故进行分析，提出了通过运用高返回系数的静态型JY8系列过电压继电器，代替原电磁式DY－36A型过电压继电器的有效、可行的反措措施。 2问题的提出 1997年8月至9月中旬，我局所辖古城220kV变512电容器、河西110kV变518电容器、中卫110kV变513电容器开关相继发生跳闸。根据当时现场保护掉牌信号指示，以上各次跳闸均为电容器过电压保护出口所致。 电力电容器的工频过电压的产生，原因有二：其一，由于系统出现的工频过电压，电容器所在的母线电压升高，使电容器承受过电压；其二，由于一组电容器中个别电容器故障切除或短路，使串联电容器间容抗发生变化。因而电容器之间的电压分配比例发生变化，引起部分电容器端电压升高。但是，经过仔细检查、核实、试验，均未见事故发生时系统电压长时间增高，并且电力电容器组未受损害，性能良好。 为了进一步找出保护动作原因，我们分别进行了如下检查，发现： （1）电容器过电压保护回路完好，无寄生回路存在。 （2）保护装置交直流回路绝缘良好，符合规程要求。 （3）保护继电器性能均良好，符合规程要求。 由此可见，这几次电容器过电压保护动作跳闸事故的真正原因并不明确。尚需更加深入地试验调查，来查出跳闸真相。 3分析问题 在反复试验、分析的过程中，我们发现虽然这些电容器过电压保护回路及各保护元件本身不存在任何问题，但是当电容器出现瞬时过电压时，原来所配置的DY－36A型电磁式过电压继电器在过电压保护整定动作时限t＝2．0s时间内并不能及时可靠返回，从而造成了这些电容器过电压保护的误动作。其基本过程如图1 所示。 通常，电压继电器可以接在放电线圈或放电用电压互感器的二次侧。在同一母线上接有几组电容器时，电压继电器也可以接在母线电压互感器二次侧，几组电容器共用一套过电压保护。根据系统运行方式，电容器过电压保护只考虑系统产生的对称过电压，可以只配置一个电压继电器。但为了防止电压回路断线，造成过电压保护拒动，常采用三相三继电器取三

真空断路器过电压产生的原因和防范措施

真空断路器过电压产生的原因和防范措施真空断路器具有维护工作量小，断流容量大，适宜频繁操作等许多优点，在电力系统中逐渐取代了其它类型的开关，得到了广泛的应用。但是，真空断路器在使用中发生的操作过电压问题，亦引起了人们的注意和担心。因此探讨真空断路器操作过电压产生的原因以及如何防护。 真空断路器的过电压问题在一定程度上影响了其发展速度，因此结合生产实际，研究和探讨过电压产生的原因，并采取一定的防护措施是非常必要的。 1、过电压产生的类型 1.1截流过电压 真空断路器在开断交流小电流时，由于灭弧室本身的原因，当电流从峰值下降未到达自然零点时，电弧熄灭，电流被突然中断，电感负载上的剩余电磁能量就会产生过电压，我们称之为截流过电压。截流过电压并非真空断路器所独有，其它介质的断路器都有发生，只不过真空断路器更容易发生，尤其是在开断小电感电流时，截流值及其过电流倍数会更高，可能会对电力系统，尤其是高压电器带来危害。 1.2多次重燃过电压 真空断路器在开断较大的感性电流（如电动机启动电流等）时，即使截流过电压不成问题，也常常发生过电压危害，击穿电机匝间绝缘，这主要是由于真空断路器多次重燃产生的过电压引起的，称之为多次重燃过电压。要发生多次重燃过电压必须具备许多条件，因此发生的概率很小，但是一旦

发生，其危害却不可低估，因此应采取必要的防范措施。 1.3容载过电压 真空断路器在开断容性负载方面比其它类型的断路器有较好性能，但是在投切电力电容器组时，由于真空断路器间隙弧后介质恢复强度不够稳定和直流耐压水平降低，可能发生击穿，从而出现过电压。 2、防范措施 真空断路器在使用过程中发生的过电压，给电力设备的绝缘带来危害，因此应根据过电压的类型采取相应的措施，以减少过电压的产生和降低过电压的数值，除真空断路器制造工艺方面的问题外，可以加装保护装置以改变负载参数，从而到达目的。 2.1电容保护在电感负载端上并联电容器，可以有效的降低负载阻抗，从而降低截流过电压的幅值，还能减缓过电压的前沿陡度，这不仅能保护感性负载，免遭截流过电压的损害，还能减轻多次重燃过电压对电动机绝缘的危害。真空断路器与变压器或电动机之间用电缆连接，由于电缆具有较大的分布电容，其作用等同于并联电容，效果很好。 2.2阻容保护把电阻R与电容C串联作为保护元件并联在负载进线端构成RC过电压抑制器。电容器既可以减缓过电压的上升陡度，又可以降低负载的波阻抗，因而降低截流过电压。电阻的作用是：当发生截流时，它的存在增加了高频放电电路的衰减系数，可减少重燃次数和降低多次重燃过电压，甚至可以有效的防止其发生。用RC抑制器来保护电动机等负载，效果最好。

真空断路器操作过电压的抑制方法

真空断路器操作过电压的产生与抑制方法 一、真空开关有两个方面的操作过电压： 1、合闸操作过电压 2、分闸操作过电压（截流过电压） 二、操作过电压的抑制方法 1、对于合闸操作过电压，可以采用永磁操动机构进行同步合闸，使 变压器在空载合闸过程中避免了操作过电压的产生和涌流的出现。 2、众所周知，真空断路器在开断短路电流时，一般不会出现操作过 电压，因为在开断短路电流过程中不会产生截流现象，多数情况是出 现在过载电流时的开断或正常时的开断。在了解抑制合闸操作过电压 （截流过电压）方法之前，我们先了解分闸操作过电压的产生原因和 影响过电压的因素，从中找出抑制过电压的有效方法： 3、分闸（截流）过电压的产生过程 图1为空载高压感应变压器的单相等值电路，其中L0为电源电感，C0为母线对地电容，L为变压器的漏感，C为变压器为地电容，Lk为C0—C回路中连线电感。QF为断路器。当通过QF断开高压感应变压器时，由于断路器的灭弧能力是按断开大电流设计的，可能在电流到达零之前，发生强制熄灭，这就是断路器的载流现象。图2为电流被截断的情况，图中I0为载断电流，由于断路器的截流，在变压器漏抗中将储存有½LI20的磁能，如截流瞬间 电机上的相电太为U0，此时在电机的等值电空中储存的电能为½CU20，电流被截流后，电容、电感回路中发生高频振荡，即产生截流过电压。近图1 单相等值回路可列出回路方程

du 1 C --- + -- ∫udt= 0 (1) dt L d²u 1 即----- + ---- = 0 由此方程得 dt² LC U = a1sinω0t + a2cosω0t (2) QF为断路器。当通过QF断开高压感应电动机时，由于断路器的灭弧能力 1 是按断开ω0 = ---- ，若t = 0时,u(0) = u0 √LC du 由(2)得a2= -u0,i1 = -C--- = -C[a1ω0cosω0t–a2ω0sinω0t] (3) dt L 若t = 0时,i(0) = I0,由(3)式得a1= -I0√--- . C L 则电动机的端电压为u L = -I0√----sinω0t–u0cosω0t (4) C L 其中,-I0√---sinω0t为电感上中的磁场能量引起的过渡振荡分量c ,也就是截流过电压,-u0cosω0t为电容C中电场能量引起的过渡振荡分量,它与第一项相位差90°所以高频振荡电压的最大幅值 L 为Um = √I0²--- 。实际上由于回路中是有损耗的，电感中储存的磁能 C 不能全部变成电场能量，实测值要小于计算值。

浅谈35kV真空断路器在开断并联电抗器过程中操作过电压的防范措施

浅谈35kV真空断路器在开断并联电抗器过程中操作过电压 的防范措施 摘要：通过对某变电站35kV并联电抗器回路投运过程中产生的过电压的原因进 行分析，并提出相应的防范措施。 关键词：真空断路器；并联电抗器；过电压 一．问题的发现 220kV香格里拉变35kV采用固封式真空断路器，在冲击投运过程中发现以下 问题： （1）35kV电抗器组断路器在分、合闸时响声明显大于电容器组，且开关柜 有轻微震动。 （2）35kV电抗器组断路器在分闸时伴有明显弧光；后经开柜检查发现下隔 离开关（电抗器侧）触头相间有放电痕迹。 （3）35kV电抗器组断路器在分、合闸时，电抗器组避雷器计数器均动作。 二．过电压的产生原因分析 （1）合闸时产生的过电压。在真空开关合闸时，由于开关动、静触头间的间隙逐渐变小，在两触头正式接触之前，两触头之间的间隙被击穿，产生高频电压，当高频电流过零点时又被断开，这时就会产生高频过电压，但是由于两触头间的 间隙正逐渐减小，这种过电压在逐渐变小，不会产生太高的电压，一般只有额定 电压的3～4倍，所以其危害性不算太大，对电气设备的绝缘性能和操作人员的 安全不会构成危害。 （2）分闸时产生的过电压。在操作真空开关分闸时，由于真空开关内的真空度相当高，所以其灭弧能力相当强，在电弧电流尚未过零时，电弧就被强行熄灭，但由于真空电弧与其它介质中的电弧，在表现形式和特性上有着本质的区别。在 气体电弧中，触头间存在大量的游离气体，触头刚分离瞬间，在极高电场作用下，气体发生电离，成为导体，形成较大的电弧。而在真空开关中，由于真空度很高，触头间的残存气体非常稀薄，几乎不起作用，在动静触头刚分离时，只能是由触 头材料本身产生的金属蒸气电离后，使触头间隙击穿，形成真空电弧，这种真空 电弧电流值相当小，当它被突然切断时，如果所带负载又为感性负载（如电抗器等），负载上的剩余电磁场就会产生反向过电压，也可称为截流过电压。这种过 电压值可以达到额定供电电压的十倍左右。这种过电压对电网电压的波动及负载、开关、电缆的绝缘、操作人员的安全都有一定的危害。 三．操作过电压的防范措施 经现场实地察看，结合工程实际，最终提出两个解决方案： 方案一：将35kV电抗器回路真空断路器更换为SF6断路器。目前省内外 500kV变电站35kV侧无功补偿回路普遍采用SF6断路器，运行正常。故本工程 35kV电抗器回路可考虑取消柜内的真空断路器，在户外装设SF6断路器，既能满 足高海拔对外绝缘的要求，SF6断路器投切感性负荷的性能又优于真空断路器， 通常其过电压倍数低于2.5。 方案二：真空断路器加装阻容吸收器。分闸时产生的过电压由于与动、静触 头间金属蒸气的多少有关系，也就是与真空开关动、静触头的材质有关系。真空 断路器要求选用低截流值和低重燃率的触头，建议截流值不大于5A。 另外在断路器回路电抗器侧并联阻容吸收器。当电抗器被切断时，电感线圈 中储存的磁场能量一部分转化成电场能量储存在电容器中，另一部分被电阻消耗，

12kV真空断路器开断并联电抗器过电压抑制

12kV真空断路器开断并联电抗器过电压抑制 周兴梅;彭庆军;姜雄伟 【摘要】为探明低电压等级真空电路器开断并联电抗器过电压的产生机理,分析了真空断路器开断电抗器的研究现状,经过理论分析和仿真研究,并对挂网运行的某12 kV真空断路器开断并联电抗器进行了多次试验研究,利用ATP-EMTP搭建基于电弧重燃特性的真空断路器模块,并搭建真空断路器开断并联电抗器三相仿真模型.仿真结果和现场试验结果基本一致,得出:12 kV真空断路器开断并联电抗器时,首开相重燃并产生高频电流,经三相间耦合导致后开相也产生高频电流,但并未导致后开相高频截流.首开相重燃造成电抗器侧首开相产生严重过电压,达到60 kV(7.0 p.u),后开两相未发生重燃,过电压幅值较小.最后,提出基于相控断路器开断电抗器,可有效降低过电压幅值,避免或减小断路器重燃几率. 【期刊名称】《云南电力技术》 【年(卷),期】2017(045)002 【总页数】7页(P113-119) 【关键词】频繁开断;真空断路器;电弧重燃;高频截流;相控断路器 【作者】周兴梅;彭庆军;姜雄伟 【作者单位】云南电网有限责任公司电力科学研究院,昆明650106;云南电网有限责任公司电力科学研究院,昆明650106;云南电网有限责任公司电力科学研究院,昆明650106 【正文语种】中文

【中图分类】TM74 真空断路器具有结构简单、开断能力强、可靠性高、免维护、寿命长、适合频繁操作等特点，在电力系统中得到广泛的应用。目前，国产无功补偿电抗器用 12 kV 真空断路器的重燃率已降到很低水平，但由真空断路器投切电抗器引发的开关爆炸、电抗器绝缘击穿等故障仍时有发生[1-4]。 通过对干式电抗器的故障统计分析：运行不足2年的并联电抗器发生故障的台数 占总故障台数的 50% 以上，严重影响供电稳定性。初步分析是由于开断电抗器时出现相间电容耦合，形成很高的相对地及相间过电压。因此，有必要对真空断路器开断并联电抗器过电压的产生机理作进一步研究。在低电压等级真空断路器开断电抗器方面，国内外对此已有大量研究[5-13]。文献 [14]通过搭建断路器电弧模型及其介质绝缘强度函数，对并联电抗器的开断操作进行了研究。文献 [15]搭建了并 联电抗器的详细模型，重点研究了开断并联电抗器时线圈匝间的过电压情况，并与试验波形进行了对比。在国内只有杜宁、关永刚等人[16-17]根据 40.5 kV 真空断路器开断并联电抗器现场试验数据，得到表征多次重燃暂态过程特征的3 个基本要素，并在ATP 中利用 MODELS 模块建立起真空断路器分闸多次重燃仿 真模型，并与试验波形进行了比较。 以上研究基本是针对 40.5 kV 断路器开断并联电抗器进行的研究，且开关模型中 的3个基本要素多是基于实验室获得的数据或相关文献，目前由于缺乏搭建 12 kV 真空断路器电弧重燃模型所需现场试验数据，通常在 ATP中将时空开关在预设时间值开合模拟断路器开断和重燃，但电弧不一定在断口电压峰值时重燃，因此，仿真只能模拟系统过电压最严重的情况，与实际工况不符。且现有仿真多采用单相电路或未考虑电缆或系统其他设备相间寄生参数。因此，只有建立考虑3个基本 特性的真空断路器分闸电弧重燃模型并考虑三相间耦合，才能更真实重现实际情况下开断并联电抗器的过电压现象。另外，与 40.5 kV 及以上系统中的情况相比，