快速暂态过电压对断路器中并联电容的影响

快速暂态过电压对断路器中并联电容的影响

林　莘,孟　涛,徐建源,田　驰,庚振新(沈阳工业大学电气工程学院,沈阳110023)

摘　要:某550kV GIS 中由于隔离开关操作故障,引起了断路器并联电容器爆炸。为找出该事故的原因,利用Fortran 语言和MA TL AB 软件详细计算该电站GIS 内部的快速暂态过电压(V FTO ),分析了V FTO 对断路器中并联电容的危害,并讨论了断路器中合闸电阻对V FTO 的影响。结果表明,V FTO 在双断口断路器的两个并联电容上的幅值有差异,并且在隔离开关操作过程中,并联电容上受到了热击穿的威胁,这也是造成此次事故的主要原因。同时研究结果还表明断路器中的合闸电阻可以抑制VF TO 的幅值,缩小V FTO 的频率范围。

关键词:全封闭气体绝缘变电站(GIS );快速暂态过电压(VF TO );断路器;并联电容;合闸电阻;隔离开关中图分类号:TM501文献标志码:A 文章编号:100326520(2009)1022361205

基金资助项目:高等学校科技创新工程重大项目培育资金项目

(707018)。

Projcet Supported by Cultivation Fund of t he Key Scientific and Technical Innovation Project ,Ministry of Education of China (707018).

E ffect of V ery

F ast T ransient Over 2voltage on Shunted

C apacitor in Circuit 2breaker

L IN Xin ,M EN G Tao ,XU Jian 2yuan ,TIAN Chi ,GEN G Zhen 2xin

(School of Elect rical Engineering ,Shenyang University of Technology ,Shenyang 110023,China )

Abstract :In a 550kV GIS ,the shunt capacitor in circuit 2breaker is exploded because of the fault of disconnector.In order to research the reason of this accident ,the very fast transient over 2voltage (V FTO )in 550kV GIS was calcu 2lated using the FOR TRAN language ,and Matlab program and the effect of VF TO on shunt capacitors in the circuit 2breaker was analyzed.Meanwhile ,the influence of closing resistance in circuit breaker was discussed.It is indicated that the V FTO distribution in the shunt condenser of double 2f racture circuit 2breaker is different.The shunt con 2denser is also threatened by the thermal effect due to V FTO in the isolation switch operation.The VF TO can be in 2hibited by the closing resistance in the circuit 2breaker.

K ey w ords :GIS ;very fast transient over 2voltage ;circuit 2breaker ;shunted capacitor ;closing resistance ;disconnec 2tor

0　引言

某550kV 电站根据调度安排,对GIS 中隔离开关操作时,由于操动机构故障,隔离开关未能完全拉开,动静触头之间发生持续放电现象,大约20min 后才将隔离开关完全断开。当对另一侧隔离开关操作时,双断口断路器中的一个并联电容发生了爆炸,引起了一起较大的变电站事故。

众所周知,GIS 中隔离开关操作会引起的快速暂态过电压(very fast t ransient over 2voltage ,V F 2TO ),它对330kV 及以上输变电系统中的电气设备构成了严重威胁[123]。

在V F TO 计算时,GIS 元器件的暂态模型与参数的选取是V F TO 计算结果准确与否的关键。以往对于双断口断路器的处理都是忽略其复杂结构形成的杂散电容,将其等效为一个集中电容[427]。如此

无法考察V F TO 对断路器内部设备造成的危害。因此本文以该550kV 电站事故为背景,对断路器计算模型进行细化,详细计算了该电站GIS 及断路器内部关键节点处的V F TO ,讨论了断路器中合闸电阻对V F TO 的影响,并重点分析高频过电压对断路器两个并联电容器的危害,找出事故原因。

1　GIS 设备的暂态电路模型

该电站采用了一台半断路器的接线方式,电站的一回线路的单相接线示意图见图1。

线路中母线M1与M2均处于带电状态,并安装3台断路器,有两回出线,一回连接到换流站,进行交直流变换;另一回连接交流滤波器,用来吸收换流器交流侧的谐波电流,限制交流侧谐波电压。

在计算过程中,本文将变压器视为集中的电感和电容;GIS 母线视为均匀传输线;隔离开关合闸时由于动静触头较大,因此将其等效为对地电容;燃弧时,将电弧等效为时变电阻,动触头与静触头视为集中电容;接地开关、SF 6/油套管均视为集中电容;元件模型及其参数详见表1[8,9]。

计算中电压采用标么值,基准取系统最高运行

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632 第35卷　第10期

2009年10月31日

高　电　压　技　术

High Voltage Engineering

Vol.35No.10

Oct.31,2009