CN103280801A - 一种并联电抗器补偿回路及操作过电压治理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种并联电抗器补偿回路及操作过电压治理方法，包括母线，所述母线与三相机构独立控制的真空断路器相连；所述三相机构独立控制的真空断路器与并联电抗器连接。本发明提供一种并联电抗器补偿回路及操作过电压治理方法，采用三相机构独立控制的真空断路器，对分闸过程采用首开相过零后分闸、后两相延时分闸的控制策略，实现首开相燃弧时间及熄弧时断口开距的最大化，从而避免首开相复燃以及后两相等效截流，有效治理真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联电抗器补偿回路及操作过电压治理方法，尤其涉及一种分闸相位控制技术，属于电力系统输变配电技术领域。
背景技术
为调节电压及无功，我国电网普遍在220kV变电站35kV侧配置并联电抗器，采用真空断路器投切，并联电抗器与真空断路器通过电缆连接。
真空断路器开断35kV中性点不接地系统并联电抗器时，由于负载侧的自由震荡，正常开断时首开相断口恢复电压上升速度远远大于灭弧室断口绝缘强度增长速度，在绝大部分燃弧时间范围内，首开相都将发生复燃击穿。
首开相发生复燃后，由于存在电压级升效应，复燃连续发生，强度不断增强，复燃引起的暂态电流由于三相间的相互作用耦合叠加到后两相电流上，引起后两相电流等效截流，引发强烈的等效截流过电压，引起断路器三相断口的连续击穿，影响断路器两侧所有设备。
仿真评估表明，真空断路器开断35kV并联电抗器操作过电压，电抗器侧相对地过电压在100kV左右，相间过电压在200 kV左右，电抗器匝间过电压在150 kV左右；当系统为无线路的空母线时，母线侧相对地过电压在100kV左右，相间过电压在180 kV左右。
现场实测表明，真空断路器开断35kV并联电抗器，首开相90%左右会出现复燃， 80%左右表现为首开相连续复燃→后两相等效截流，导致强烈的过电压。首开相连续复燃→后两相等效截流是真空断路器开断35kV并联电抗器最主要的过电压表现形式，均会引起电抗器侧避雷器动作，是并抗操作过电压事故或异常的根源。当系统为无线路的空母线时，由于母线侧系统对地电容很小，断路器的连续击穿同时对母线侧产生强烈的冲击。
实际运行表明，真空断路器开断35kV并联电抗器操作过电压现象普遍存在，频繁引起并联电抗器匝间短路损毁，以及空母线开断并抗引起母线侧所变损毁等典型故障，特别对空母线投切并抗母线侧构成特别的风险，严重影响35kV并抗装置的正常运行及系统安全，迫切需要治理。
实测及评估表明，常规真空断路器性能已处于成熟稳定，开断35kV并联电抗器的复燃现象无可避免。常规采用的电抗器侧装设RC阻容吸收器、过电压保护器等治理方法均不足以有效治理真空断路器开断35kV并联电抗器操作过电压。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种并联电抗器补偿回路及操作过电压治理方法，采用三相机构独立控制的真空断路器，对分闸过程采用首开相过零后分闸、后两相延时分闸的控制策略，实现首开相燃弧时间及熄弧时断口开距的最大化，从而避免首开相复燃以及后两相等效截流，有效治理真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
本发明为达到上述目的，采用如下技术方案：
一种并联电抗器补偿回路，包括母线，所述母线与三相机构独立控制的真空断路器相连；所述三相机构独立控制的真空断路器与并联电抗器连接。
所述三相机构独立控制的真空断路器与并联电抗器之间安装有电流感应器，所述电流感应器二次回路与控制器相连；所述控制器与三相机构独立控制的真空断路器控制回路相连。
所述母线上安装有电压感应器，所述电压感应器二次回路与控制器相连。
一种并联电抗器补偿回路的操作过电压治理方法，包括如下步骤：首先三相机构独立控制的真空断路器合闸状态，并联电抗器正常运行；当控制器接到分闸指令后，控制器检测电流互感器的电流信号或电压互感器的电压信号，三相机构独立控制的真空断路器中电流值或电压值首先过零点的一相设为首开相，控制器按设定的首开相延时时间发出三相机构独立控制的真空断路器首开相分闸指令使首开相分闸；同时控制器按设定的后两相延时时间发出三相机构独立控制的真空断路器后两相分闸指令使后两相分闸，从而避免真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
所述控制器设定的首开相延时时间是所述三相机构独立控制的真空断路器首开相在电流过零点后立即分闸。
所述控制器设定的后两相延时时间是使所述三相机构独立控制的真空断路器后两相分闸指令相对于首开相分闸指令延时大于等于三分之一系统电源周期。
本发明的有益效果为：本发明提供一种并联电抗器补偿回路及操作过电压治理方法，采用三相机构独立控制的真空断路器对分闸过程采用首开相过零后分闸、后两相延时分闸的控制策略，实现首开相燃弧时间及熄弧时断口开距的最大化，从而避免首开相复燃以及后两相等效截流，有效治理真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是首开相过零后分闸，后两相延时分闸时间控制原理图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例提供的是一种并联电抗器补偿回路，包括母线1，所述母线1与三相机构独立控制的真空断路器2相连；所述三相机构独立控制的真空断路器2与并联电抗器4相连，所述并联电抗器4另一端中性点接地。所述三相机构独立控制的真空断路器2与并联电抗器4之间安装有电流互感器3，所述电流感应器3二次回路与控制器5相连，所述控制器5与三相机构独立控制的真空断路器2控制回路相连。所述母线1上安装有电压互感器6，所述电压感应器6二次回路与控制器5相连。
一种并联电抗器补偿回路的操作过电压治理方法，包括如下步骤：首先三相机构独立控制的真空断路器2合闸状态，并联电抗器4正常运行。当控制器5接到分闸指令后，控制器5检测电流互感器3电流信号或电压互感器6电压信号，三相机构独立控制的真空断路器2中电流值或电压值首先过零点的一相设为首开相。控制器5按设定的首开相延时时间发出三相机构独立控制的真空断路器2首开相分闸指令使三相机构独立控制的真空断路器2首开相电流过零点后立即分闸。同时控制器5按相对于首开相分闸指令延时大于等于三分之一系统电源周期，发出后两相分闸指令，使三相机构独立控制的真空断路器2后两相延时分闸，从而避免真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
如图2所示，Ia、Ib、Ic分别为三相并联电抗器等感性负载电流，点1、点4是首开相A相电流过零点，点2、点3依次是C相、B相电流过零点，T为电源频率周期，ta为首开相触头刚分点，tbc为BC相触头刚分点；BC相相对于A相延迟分闸，t △ 为首开相过零点1与触头刚分点 ta时间差，（tbc-ta）为BC相与首开相A相延迟时间。
控制首开相A相在电流过零点1后的ta时刻触头刚分，BC相在点3之后的tbc时刻触头刚分，延时分闸。
控制ta尽可能接近点1，使首开相燃弧时间接近最大值T/2，从而实现首开相过零熄弧时触头开距的最大化。对于50Hz系统，T/2为10ms，考虑到目前永磁机构分闸时间控制精度为2ms，可控制t △ ≈2 ms ，使首开相实际燃弧时间最大值均值在8ms左右。
控制BC相延迟时间（tbc-ta）≥T/3，确保在点3后刚分，对于频率为50Hz的系统，T/3为6.7ms，BC相延迟时间的优选值为8～10ms；
以真空断路器开断35kV并联电抗器为例，应用上述分闸相位控制策略，首开相A相燃弧时间在8ms左右，熄弧时触头开距在12mm以上，首开相断口完全可以承受恢复电压，避免首开相出现复燃，从而也完全避免了后两相出现等效截流，35kV并联电抗器操作过电压从根本上得到了有效治理。
本实施例所述的一种开断并联电抗器操作过电压补偿回路及其治理方法，采用三相机构独立控制的真空断路器对分闸过程采用首开相过零后分闸、后两相延时分闸的控制策略，实现首开相燃弧时间及熄弧时断口开距的最大化，从而避免首开相复燃以及后两相等效截流，彻底治理真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
Claims (6)
1.一种并联电抗器补偿回路，其特征在于：包括母线（1），所述母线（1）与三相机构独立控制的真空断路器（2）相连；所述三相机构独立控制的真空断路器（2）与并联电抗器（4）连接。
2.根据权利要求1所述的一种并联电抗器补偿回路，其特征在于：所述三相机构独立控制的真空断路器（2）与并联电抗器（4）之间安装有电流感应器（3），所述电流感应器（3）二次回路与控制器（5）相连；所述控制器（5）与三相机构独立控制的真空断路器（2）控制回路相连。
3.根据权利要求1所述的一种并联电抗器补偿回路，其特征在于：所述母线（1）上安装有电压感应器（6），所述电压感应器（6）二次回路与控制器（5）相连。
4.根据权利要求1所述的一种并联电抗器补偿回路的操作过电压治理方法，其特征在于包括如下步骤：首先三相机构独立控制的真空断路器（2）合闸状态，并联电抗器（4）正常运行；当控制器（5）接到分闸指令后，控制器（5）检测电流互感器（3）的电流信号或电压互感器（6）的电压信号，三相机构独立控制的真空断路器（2）中电流值或电压值首先过零点的一相设为首开相，控制器（5）按设定的首开相延时时间发出三相机构独立控制的真空断路器（2）首开相分闸指令使首开相分闸；同时控制器（5）按设定的后两相延时时间发出三相机构独立控制的真空断路器（2）后两相分闸指令使后两相分闸，从而避免真空断路器开断并联电抗器操作过电压的发生。
5.根据权利要求4所述的一种并联电抗器补偿回路的操作过电压治理方法，其特征在于：所述控制器（5）设定的首开相延时时间是所述三相机构独立控制的真空断路器（2）首开相在电流过零点后立即分闸。
6.根据权利要求4所述的一种并联电抗器补偿回路的操作过电压治理方法，其特征在于：所述控制器（5）设定的后两相延时时间是使所述三相机构独立控制的真空断路器（2）后两相分闸指令相对于首开相分闸指令延时大于等于三分之一系统电源周期。
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