CN109546628A - 一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，该方法使用三相各自独立动作的快速开关，快速开关在预定的相位分闸；在并联电抗器首开相未成功开断时，后开相不动作，首开相成功开断之后，后开相再动作。该方法中根据采集并联电抗器进线端和出线端的电压和电流，并根据电压和电流的相位计算快速开关的分闸时间，按照一定的时序控制所述快速开关的分闸动作。因此该方法实现了并联电抗器的快速选相投切，可以降低并联电抗器开断过程中的过电压，提高并联电抗器的使用寿命，减少并抗投切过程中对系统其他设备的影响，从而提高系统的稳定性，提高电能质量。

Description

一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法

技术领域

本发明涉及并联电抗器技术领域，尤其涉及一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法。

背景技术

近年来，并联电抗器(尤其是35kV并联电抗器)在系统中的应用越来越广泛。并联电抗器是用以补偿电容电流的电抗器，能够补偿线路容性无功功率，在轻负荷时吸收无功功率，从而稳定电网电压，限制系统的过电压；线路并联电抗器还可以降低线损，改善沿线电压分布，提高电能质量。

并联电抗器一旦发生故障，将直接影响到电压水平的高低以及电能质量的好坏。并联电抗器发生匝间绝缘短路时，会造成电抗器局部迅速过热，进而烧毁匝间绝缘，使故障点逐步扩大，最后烧毁整台电抗器，使得接在变压器低压侧母线上的电抗器发生单相接地，继而形成变电站母线接地故障，对主变和系统造成严重威胁，后果十分严重。

迄今为止，电网已经多次出现并联电抗器因故障而着火燃烧的事故，最终造成母线短路和变压器出口短路事故，尤其是在无人值守的变电站，后果非常严重。国家电网公司和南方电网公司关于电抗器的事故分析报告以及工作总结均表明，引起电抗器事故的主要原因是电抗器匝间绝缘缺陷，占事故总数的90％以上，造成了很大的经济损失和社会影响。电网公司迫切希望能解决电抗器的故障问题，避免因电抗器的故障造成供电中断和系统设备的损坏。

匝间绝缘缺陷往往是在运行中逐步产生、积累扩大的。研究表明，并联电抗器的匝间绝缘损坏的主要原因就是并联电抗器投切过程中的操作过电压。

相对于短路故障电流，并联电抗器的负载电流较小，是一种典型的小电感电流。小电感电流虽然幅值不高，但在开断过程中，由于负载侧很大的电感和较小的电抗器杂散电容引起的高频振荡，很容易在开关两端产生极高的恢复电压。

目前35kV并联电抗器所用断路器多为真空断路器。真空断路器开断35kV并抗时，其介质恢复强度远远跟不上恢复电压强度，极易引起首开相复燃；而电压级升效应又引起首开相复燃连续发生，复燃经常连续发生,这不仅会产生过电压级升,其造成的过电压陡波反复出现也会对负载设备的固态绝缘产生累积效应而造成永久性破坏；连续复燃时的高频暂态电流由于三相间的相间耦合，叠加到其他两相，使得其他两相在工频电流较大时出现高频过零点。由于真空断路器具有高频开断能力，使得其他两相也同时开断，即造成其他两相的等效截流。由于等效截流电流值一般很大，会导致极高的过电压，严重时会引起三相断口间的多次击穿及并抗避雷器动作，即三相同时开断。

现场试验表明，在35kV系统电压下，首开相发生复燃后产生的高频电流通过相间电容等耦合到其他两相时，高频电流幅值很容易超过工频电流的幅值,从而造成这两相电流强制过零，产生预期幅值极高的过电压。多次复燃和三相相间耦合是造成40.5kV真空断路器开断并联电抗器过电压的重要原因。并且，此工况下出现多次复燃的概率极高，过电压问题极为严重。

目前的并联电抗器投切时，断路器是三相联动，同时分闸，不进行选相操作。因此，存在很大的概率会引起操作过电压。实测调查表明，真空断路器开断35kV并联电抗器时复燃的概率超过90％，发生等效截流的概率超过80％。而并联电抗器操作过电压是作用在电抗器两端的，几乎每次开断都会对电抗器绝缘造成损坏，形成绝缘缺陷，多次的积累必然造成电抗器匝间绝缘短路，引发故障。因此，目前投切并联电抗器时亟待解决的主要问题是，如何提高真空断路器开断小电感电流的能力，以及采取何种投切策略，来降低并联电抗器首开相开断时的复燃概率，降低后开将发生等效截流的概率，降低三相同时开断过电压发生的概率，降低投入并抗时的预击穿概率。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，具体包括以下步骤：

S1：采用控制器实时采集并联电抗器两端的电压信息和电流信息，并计算三相电压和电流的参数信息；

S2：当控制器接收到分闸命令后根据首开相电压电流参数信息确定延时时间；

S3：当首开相延时时间到则控制器触发快速开关对首开相进行分闸控制；

S4：当首开相分闸后控制器根据首开相实时电流信息和电压信息判断首开相是否成功开断；

S5：直到判断出首开相成功开断后，控制器再根据次开相电压电流参数确定延时时间，并在次开相延时时间到时，触发快速开关对次开相进行分闸；

S6：首开相和次开相分闸之后，控制器根据首开相和次开相实时电流电压判断首开相和次开相是否成功开断；

S7：直到判断出首开相和次开相成功开断后，控制器再根据次开相电压电流参数确定后开相延时时间，并在延时时间到时，触发快速开关对后开相进行分闸。

进一步的，当并联电抗器为角型连接时，则在首开相成功开断后，次开相和后开相根据预定时间同时分闸动作。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，该方法使用三相各自独立动作的快速开关，快速开关在预定的相位分闸；在并联电抗器首开相未成功开断时，后开相不动作，首开相成功开断之后，后开相再动作。该方法中根据采集并联电抗器进线端和出线端的电压和电流，并根据电压和电流的相位计算快速开关的分闸时间，按照一定的时序控制所述快速开关的分闸动作。因此该方法实现了并联电抗器的快速选相投切，可以降低并联电抗器开断过程中的过电压，提高并联电抗器的使用寿命，减少并抗投切过程中对系统其他设备的影响，从而提高系统的稳定性，提高电能质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，该方法使用三相各自独立动作的快速开关；快速开关在预定的相位分闸；在并联电抗器首开相未成功开断时，后开相不动作，首开相成功开断之后，后开相再动作。在开断并联电抗器时，当首开相发生连续复燃时，由此引起的暂态高频电流，通过耦合等途径叠加到后开相时，使后开相出现过零点，由于真空灭弧室具有高频开断能力，使断路器电流开断，而电抗器电流不能突变，则相当于发生截流，即后开相等效截流。由于等效截流的电流很大，其产生的过电压极高，是并抗操作过电压的主要来源。传统的断路器多为三相联动，即三相同时动作。则首开相电流开断时，后开相的断口也已经拉开，灭弧室中正在燃弧。如果此时首开相发生连续复燃，则其高频电流会造成后开相灭弧室中电弧熄灭，发生截流。针对等效截流本发明公开的方法是:在首开相未成功开断时，后开相不动作，首开相成功开断之后，后开相再动作。则首开相电流开断时，后开相触头仍然处于闭合状态，即便首开相发生复燃，其高频电流也不能使后开相发生截流，产生过电压，这就消除了后两相的等效截流。当首开相完全开断成功后，后开相再动作，此时即便后开相发生了复燃，其产生的过电压也难以让首开相再发生复燃，大大降低了三相同时开断过电压的发生概率。该方法的具体步骤如下：

步骤101、控制器实时采集并联电抗器两端电压及电流，并计算三相电压和电流的参数；

步骤102、控制器接收到分闸命令之后，根据首开相电压电流参数确定延时时间；

步骤103、首开相延时时间到，控制器触发快速开关对首开相进行分闸；

步骤104、首开相分闸之后，控制器根据首开相实时电流电压判断首开相是否成功开断；

步骤105、直到判断出首开相成功开断后，控制器再根据次开相电压电流参数确定延时时间，并在次开相延时时间到时，触发快速开关对次开相进行分闸；

步骤106、首开相和次开相分闸之后，控制器根据首开相和次开相实时电流电压判断首开相和次开相是否成功开断；

步骤107、直到判断出首开相和次开相成功开断后，控制器再根据次开相电压电流参数确定后开相延时时间，并在延时时间到时，触发快速开关对后开相进行分闸。

进一步地，若并联电抗器为角型连接，则在首开相成功开断之后，剩余两相根据预定时间同时分闸动作。

本发明公开的一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，通过实时采集并联电抗器进线端和出线端的电压和电流，并根据电压和电流的相位计算快速开关的分闸时间，按照一定的时序控制所述快速开关的分闸动作。因此该方法可以降低并联电抗器开断过程中的过电压，提高并联电抗器的使用寿命，减少并抗投切过程中对系统其他设备的影响，从而提高系统的稳定性，提高电能质量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：采用控制器实时采集并联电抗器两端的电压信息和电流信息，并计算三相电压和电流的参数信息；

S2：当控制器接收到分闸命令后根据首开相电压电流参数信息确定延时时间；

S3：当首开相延时时间到则控制器触发快速开关对首开相进行分闸控制；

S4：当首开相分闸后控制器根据首开相实时电流信息和电压信息判断首开相是否成功开断；

S5：直到判断出首开相成功开断后，控制器再根据次开相电压电流参数确定延时时间，并在次开相延时时间到时，触发快速开关对次开相进行分闸；

S6：首开相和次开相分闸之后，控制器根据首开相和次开相实时电流电压判断首开相和次开相是否成功开断；

S7：直到判断出首开相和次开相成功开断后，控制器再根据次开相电压电流参数确定后开相延时时间，并在延时时间到时，触发快速开关对后开相进行分闸。

2.根据权利要求1所述的一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，其特征还在于：当并联电抗器为角型连接时，则在首开相成功开断后，次开相和后开相根据预定时间同时分闸动作。