CN202840509U - 无功补偿放电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无功补偿放电装置，其特征是：设置三相变压器的一次侧三相绕组为△型接线或Y型接线，三相变压器的一次侧三相输入端与无功补偿电容器组的三相输入端并联连接，三相变压器的二次侧绕组设置为开口三角的接线方式，在开口三角接入阻抗；在真空断路器将无功补偿电容器组从系统切除后，无功补偿放电装置在无功补偿电容器组的相间等效阻抗与无功补偿相间电容构成放电电路实现放电。本实用新型无功补偿放电装置在真空断路器开断无功补偿电容器组后，快速对其放电，使开关断口的电压差小于其绝缘强度，从而根除真空断路器开断无功补偿电容器组重燃。

Description

无功补偿放电装置

技术领域

本实用新型涉及电力无功补偿装置。

背景技术

1、无功补偿真空断路器重燃是世界性难题

无功补偿不能过补，因此随着系统运行方式的改变，频繁投切无功补偿电容器，开断无功补偿电容器的开关断路器要求无重燃。真空断路器具有体积小、灭弧性能好、寿命长、维护量小、使用安全等优点，在中压系统及配电电网中应用日益广泛。特别是由于其适合频繁操作的特点，在并联无功补偿电容器器补偿装置中基本采用真空断路器来投切无功补偿电容器组。

使用真空断路器在投切无功补偿电容器器组过程中，由于涌流和多次重燃的出现,产生了高的过电压，给电力设备带来严重的危害。有些真空断路器在投切无功补偿电容器组时，重燃率竟高达11%，限制了真空断路器在这方面的应用。要对真空断路器全面考核就需大量的试验研究，而在无功补偿电容器器组上进行直接试验或对两台无功补偿电容器器组进行背对背无功补偿电容器器组切合试验所需费用较高。鉴于此，容性开断很久以来就是一大难题，如何提高真空断路器投切无功补偿电容器器的能力已是真空开关设备研制的重要课题和世界难题。

2、机械结构、制造工艺上的技术改进降低重燃率收效甚微

(1)、多数研究技术是在真空断路器机械结构、制造工艺上技术改进上，主要理论有“清洁度、毛刺论”、“反弹论”、“操作结构速度论”等，机械结构、制造工艺的技术改进方法有：触头材料、触头结构、触头光滑度、触头清洁度、触头开距、灭弧室结构、操作机构、分合闸速度、防止反弹、三相同步性、老炼实验等等。

(2)、过零投切技术的研究，也就是开关动作时间的技术研究，由于真空断路器机械结构、制造工艺上很难降低重燃率，开始从真空断路器使用方面进行研究，以降低无功补偿电容器器开断过电压，过零投切的技术有：

① 晶闸管电流过零和等电位投切，受电力电子发展的限制，实际应用很难，造价非常高，维护难成本极高，可靠性差，目前只能在低压系统应用。

② 真空断路器电流过零和等电位投切（相控真空断路器），由于晶闸管电流过零和等电位投切造价、维护成本高、可靠性差的因素，有些研究者使用单相真空断路器，通过微机控制每相单相真空断路器分合闸时间，理论上可行实际上很难实现，因为真空断路器的操作机构动作时间是一个很大的离散时间值区间，无法做到电流过零和等电位投切，依然无法真正降低重燃率，这种方法目前还没有实际应用。

总之，无论以上的哪一种改进及技术进步，在真空断路器重燃率降到某一值后，再降低真空断路器重燃率方面收效甚微。也就是说机械结构、制造工艺上的技术改进已经显得无能为力，收效甚微，无法杜绝真空断路器重燃。

实用新型内容

本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种无功补偿放电装置，通过对电容器快速放电使真空断路器断口电压远小于其击穿电压，杜绝真空断路器开断电容器开关重燃。

本实用新型为解决技术问题所采用的技术方案是：

本实用新型一种无功补偿放电装置的结构特点是：设置三相变压器的一次侧三相绕组为△型接线或Y型接线，所述三相变压器的一次侧三相输入端与无功补偿电容器组的三相输入端并联连接，所述三相变压器的二次侧绕组设置为开口三角的接线方式，在开口三角接入阻抗；真空断路器将无功补偿电容器组从系统切除后，所述无功补偿放电装置在无功补偿电容器组的相间等效为阻抗，阻抗与无功补偿相间电容构成放电电路实现放电。

与已有技术相比，本实用新型无功补偿放电装置使得在真空断路器QS断开后，通过对无功补偿电容器组快速放电，使开关断口的电压差远小于开关断口绝缘强度，其有益效果体现在：

1、本实用新型能够杜绝真空断路器开断无功补偿电容器组重燃；

2、本实用新型的实施，使得使用常规真空断路器就能无重燃开断无功补偿电容器组；

3、本实用新型省略了真空断路器老炼实验；

4、本实用新型可以显著提高无功补偿装置可靠性和安全性。

附图说明

图1为本实用新型无功补偿放电装置接线原理图；

图1a为本实用新型无功补偿放电装置等效图；

图2 为已有技术下的电容器开关断口电压波形图；

图3 为本实用新型实施后的电容器开关断口电压波形；

图4 为本实用新型无功补偿放电装置变压器一次绕组与电容器组之间五种接线方式示意图。

具体实施方式

参见图1和图1a，本实施例中无功补偿放电装置是设置三相变压器B的一次侧三相绕组为Y型接线，所述三相变压器B的一次侧三相输入端与无功补偿电容器组WG的三相输入端并联连接，所述三相变压器B的二次侧绕组设置为开口三角的接线方式，在开口三角中接入阻抗Z；真空断路器QS将无功补偿电容器组从系统切除后，所述无功补偿放电装置在无功补偿电容器组的相间等效为阻抗Z1，阻抗Z1与无功补偿相间电容C构成放电电路实现放电，阻抗Z为电阻时呈RC放电特性变化。

实施例1：

如图4中的a图，35kV无功补偿装置12000kVar，电容器组△接线方式，无功补偿放电装置变压器一次绕组△接线方式，无功补偿放电装置变压器容量为6kVA，无功补偿放电装置变压器变比为150：1，无功补偿放电装置变压器二次绕组开口三角并接的阻抗为电阻，其值为1欧姆。

实施例2：

如图4中的d图，35kV无功补偿装置9000kVar，电容器组为Y接线方式，无功补偿放电装置变压器一次绕组为Y接线方式，无功补偿放电装置变压器容量为3kVA，无功补偿放电装置变压器变比为90：1，无功补偿放电装置变压器二次绕组开口三角并接的阻抗为电阻，其值为1.5欧姆。

实施例3：

如图4中的e图，10kV无功补偿装置3000kVar，电容器组为Y接线，无功补偿放电装置变压器一次绕组为Y接线，无功补偿放电装置变压器一次绕组中性点与无功补偿电容器组的中性点相连接，无功补偿放电装置变压器容量为3kVA，无功补偿放电装置变压器变压器变比为25：1，无功补偿放电装置二次绕组开口三角并接的阻抗为电阻，其值为0.5欧姆。

原理分析：

无功补偿电容器记忆的电荷是开关重燃的真正元凶

重燃的真正原因是开关断口电压差大于其绝缘强度，开关断口电压差大于其绝缘强度包含两方面，一方面，断口电压差的变化大于断口绝缘强度的恢复值；另一方面，断口最大电压差大于断口最大绝缘强度。

问题1：为何开断容性电流极易发生重燃，而开断别的负载重燃现象就很少呢？既然真空管有这么多毛病，绝缘耐压怎么通得过；

问题2：开断有功负载几乎不会发生重燃，开断空载的变压器、电抗器、电机很少发生重燃，而开断容性电流极易发生重燃呢。

从上面两个问题看出，重燃与开断的负荷特性有极大的关系，与机械结构、制造工艺、操作机构、动作时间有关，但在合格的真空断路器前提下这种关联度很小，因而从机械结构、制造工艺、操作机构、动作时间方面研究来降低重燃率，只能是削足适履收效甚微。

《真空断路器投切无功补偿电容器器组性能现状与对策》(《高压电器》2003 NO.5 P44-P46)中记载：“…从投切无功补偿电容器器组的过程来分析发生重燃的原因：无功补偿电容器器组在投切前已经被充电，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两倍的正常线路电压，这是比一般的开断过程要严酷的地方；而且切合无功补偿电容器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，因此切合无功补偿电容器器组时发生重燃主要是电压击穿的过程。”

以上“发生重燃主要是电压击穿的过程”正是说明了“重燃的真正原因是开关断口电压差大于其绝缘强度”，无功补偿电容器记忆的电荷致使开关断口电压差大于其绝缘强度，因此无功补偿电容器记忆的电荷才是开关重燃的真正元凶。

本实用新型装置对无功补偿电容器快速放电就可根除重燃

开断容性电流时，重燃是因为开关断口电压差大于其绝缘强度，开关断口电压差很大的原因，来源于由电容记忆的电荷，那么对电容记忆的电荷进行泄放，就可消除电容记忆电荷的影响，从而彻底消除真空断路器开断容性电流重燃。

正常运行时，二次侧三相电压之和等于零，当电容器组的真空断路器断开后，本实用新型无功补偿放电装置在无功补偿电容器组的相间等效为阻抗Z1，阻抗Z1与无功补偿相间电容C构成放电电路实现快速放电。

如图2所示，常规情况下真空断路器断开后，开关断口系统侧电压按照系统50Hz交流量变化，如图2中A图所示，开关断口电容器组侧按照高频振荡变化，如图2中B图所示；因此开关断口的电压差很大，如图2中C图所示；这就是真空断路器开断容性电流重燃的电气因素。

如图3所示，本实用新型实施后的电容器开关断口电压波形图，真空断路器断开后，开关断口系统侧电压按照系统50Hz交流量变化，如图3中A图；开关断口电容器组侧按照RC放电特性变化，如图3中B图；开关断口的电压差约为相电压，如3中C图所示；开关断口在这样的电压差是无法击穿的，因而彻底消除了真空断路器开断容性电流重燃的弊病。

图4中a图为无功补偿放电装置一次绕组为△接线，无功补偿电容器组亦为△接线；图4中b图为无功补偿放电装置变压器一次绕组为△接线，无功补偿电容器组为Y接线；图4中c图为无功补偿放电装置变压器一次绕组为Y接线，无功补偿电容器组为△接线；图4中d图为无功补偿放电装置变压器一次绕组为Y接线，无功补偿电容器组亦为Y接线；图4中e图为无功补偿放电装置变压器一次绕组为Y接线，无功补偿电容器组亦为Y接线，无功补偿放电装置变压器一次绕组中性点与无功补偿电容器组的中性点相连接，提高放电效率。

Claims (1)

1.一种无功补偿放电装置，其特征是：设置三相变压器(B)的一次侧三相绕组为△型接线或Y型接线，所述三相变压器(B)的一次侧三相输入端与无功补偿电容器组(WG)的三相输入端并联连接，所述三相变压器(B)的二次侧绕组设置为开口三角的接线方式，在开口三角接入阻抗（Z）；在真空断路器(QS）将无功补偿电容器组从系统切除后，所述无功补偿放电装置在无功补偿电容器组的相间等效阻抗（Z1）与无功补偿相间电容(C)构成放电电路实现放电。

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