真空斷路器投切電抗器過(guò)電壓分析

李大雷（江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇南京，210000）

真空斷路器投切電抗器過(guò)電壓分析

李大雷
（江蘇省電力公司檢修分公司，江蘇南京，210000）

對(duì)于變壓器低壓側(cè)負(fù)荷較小的運(yùn)行狀況，使用真空斷路器投切電抗器可能由于過(guò)電壓造成設(shè)備損壞。本文分析了在投切電抗器過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)電壓的原因，提出了過(guò)電壓抑制方案，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)證明過(guò)電壓抑制方案切實(shí)可行。

電抗器；過(guò)電壓；真空斷路器

0 引言

真空斷路器在投切電抗器時(shí)，可能產(chǎn)生截流過(guò)電壓，該過(guò)電壓的數(shù)值同斷路器的截流值以及電抗器上負(fù)荷的等效電容有關(guān)，如果對(duì)過(guò)電壓不加以抑制，可能造成設(shè)備損壞。

1 故障情況

某220kV變電站在切除電抗器時(shí)20kV 1號(hào)接地變104開(kāi)關(guān)、2號(hào)主變變?nèi)齻?cè)分支一102開(kāi)關(guān)跳閘， 1號(hào)接地變（所用變）失電。接地變保護(hù)裝置動(dòng)作跳開(kāi)104開(kāi)關(guān)，故障電流約為318安培；2號(hào)主變后備保護(hù)裝置跳開(kāi)102開(kāi)關(guān)，故障電流約為16000安培；101開(kāi)關(guān)無(wú)保護(hù)無(wú)動(dòng)作，一次電流為1000安培左右。

現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)母聯(lián)A10開(kāi)關(guān)柜燒毀，柜內(nèi)保護(hù)裝置燒毀嚴(yán)重，柜體變形嚴(yán)重，A10開(kāi)關(guān)柜相鄰的A101隔離開(kāi)關(guān)已燒損，柜體無(wú)法拉出。A10開(kāi)關(guān)柜內(nèi)斷路器A相與母線間有明顯放電灼燒痕跡。

2 故障分析

通過(guò)查看故障事故報(bào)文可以發(fā)現(xiàn)，8：10分36秒20kV#6電抗器B06斷路器自動(dòng)投切動(dòng)作，斷路器分閘；8：10分37秒報(bào)ⅡB、ⅢA、ⅡA段母線接地；8：10分37秒報(bào)ⅠA、ⅠB母線接地；8：10分37秒過(guò)流保護(hù)、零序保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)104開(kāi)關(guān)。故障跳閘發(fā)生在B06斷路器分閘后，推斷斷路器分閘產(chǎn)生截流過(guò)電壓，引起母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜故障造成接地故障后，最終引起主變變?nèi)齻?cè)開(kāi)關(guān)跳閘。此前該變電站1號(hào)主變變?nèi)齻?cè)分支一A10開(kāi)關(guān)在斷路器B05分閘切除電抗器時(shí)，已發(fā)生過(guò)一次爆炸。因此，真空斷路器切除電抗器時(shí)產(chǎn)生的截流過(guò)電壓是故障的主要原因。

3 過(guò)電壓抑制方案

3.1 仿真計(jì)算

該變電站變?nèi)齻?cè)電壓20kV，容性負(fù)荷相對(duì)較低。目前低壓負(fù)荷僅為兩路20kV出線、10臺(tái)電抗器及兩臺(tái)接地變，在斷路器切除電抗器時(shí)，將產(chǎn)生較大的截流過(guò)電壓。為此，在電抗器兩端并聯(lián)電容器可以有效降低過(guò)電壓幅值。當(dāng)VQC切除#6電抗器時(shí)，計(jì)算5A截流值下的過(guò)電壓水平，電抗器的過(guò)電壓水平見(jiàn)表1、圖1所示。

表1 并聯(lián)不同電容值的電抗器過(guò)電壓水平

圖1 5A截流值下電抗器的過(guò)電壓波形

由以上仿真及計(jì)算可知，在電抗器上并聯(lián)電容器組后，電抗器的過(guò)電壓水平明顯降低，電容大于0.1μF時(shí)，電抗器上過(guò)電壓水平將在1.4倍以內(nèi)。

3.2 試驗(yàn)驗(yàn)證

在電抗器兩端加裝數(shù)值為0.2μF電容器后，為驗(yàn)證在電抗器兩端加裝電容器對(duì)投切電抗器產(chǎn)生的過(guò)電壓的抑制作用，對(duì)電抗器進(jìn)行了投切試驗(yàn)。試驗(yàn)使用A08開(kāi)關(guān)對(duì)4號(hào)電抗器進(jìn)行投切試驗(yàn)。在試驗(yàn)中母線及電抗器上過(guò)電壓得到了一定抑制，但在電抗器相間還存在一定的過(guò)電壓。為抑制此類(lèi)過(guò)電壓，在電抗器的相對(duì)中性點(diǎn)之間加裝了避雷器，再次進(jìn)行了投切試驗(yàn)，在投切中未發(fā)現(xiàn)過(guò)電壓，證明此過(guò)電壓抑制方案可以有效抑制投切過(guò)程中產(chǎn)生的過(guò)電壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）當(dāng)真空開(kāi)關(guān)拉開(kāi)電抗器過(guò)程中，由于截流的作用將產(chǎn)生過(guò)電壓，嚴(yán)重時(shí)將危害設(shè)備的正常運(yùn)行。

（2）電抗器并聯(lián)電容器后，當(dāng)真空開(kāi)關(guān)拉開(kāi)電抗器過(guò)程中，電抗器過(guò)電壓水平將降低。

（3）由于真空斷路器截流值的分散性，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中過(guò)電壓水平和仿真計(jì)算得到的數(shù)值存在一定差異，在相間可能會(huì)出現(xiàn)一定的過(guò)電壓，此過(guò)電壓可以通過(guò)在電抗器相間加裝避雷器進(jìn)行抑制。

（4）在電抗器兩端并聯(lián)電容器及避雷器后，投切電抗器的過(guò)電壓得到有效抑制，可以正常運(yùn)行。

[1]杜寧，關(guān)永剛，張景升，等. 40.5kV真空斷路器開(kāi)斷并聯(lián)電抗器的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J]. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，50(4)：517-520.

[2]時(shí)燕新.真空斷路器投切并聯(lián)電抗器過(guò)電壓實(shí)例研究[J].華北電力技術(shù)，2005,(6)：2-5.

李大雷（1978年— ），男，山西大同人，工程師，從事高電壓試驗(yàn)方面工作。

Overvoltage analysis of vacuum circuit breaker switching reactor

Li Dalei
(Jiangsu electric power company maintenance branch,Nanjing Jiangsu,210000)

For the substation with low voltage side load, it is possible to cause the damage of the equipment when the vacuum circuit breaker is used to switch the reactor. This article analyses in the switching reactor generates over-voltage caused by the damage of equipment failure, overvoltage suppression scheme is proposed, and the experiments are carried out. The test results show that the overvoltage suppression scheme is effective.

reactor;overvoltage;vacuum circuit breaker.