开断三相电容器组的过程中在断路器断口间的恢复电压

电力电容器

POWER CAPACITOR

2003年第1卷第4期 No.4Vol.1 2003

开断三相电容器组的过程中

在断路器断口间的恢复电压

沈文琪

（西安电力电容器研究所，西安710082）

摘要：对三相断路器开断三相电容器组时出现在断口上的恢复电压进行了分析，提出了用于投切三相电容器组的断路器的技术要求。

关键词：三相电容器组；恢复电压；中心点电位；星形结线

Recovery Voltage Between the Opened Contacts of CircuitBreaker in Switching-off Three-phase

Capacitor Bank

Shen Wenqi

（Xi’an Power Capacitor Research Institute，Xi’an 710082，China）

Abstract：recovery voltage between the contacts is analyzed when the circuit breaker isswitching off three－phase capacitor bank．Technicalrequirements on circuit breaker used forswitching three －phase capacitor bank are proposed．

Keywords：Three－phase capacitor bank；Recovery voltage；Neutral potential；Star connection

1 前言

高压并联电容器通常是以三相中心点不接地的星形接线方式进入电网运行的。当电网中的无功过剩时，常需将正在运行中的电容器组从电网中退出来。这就需要用断路器来开断电容器组。为了使三相电容器组在从电网中退出的过程中不受高倍重击穿过电压的伤害，在国标GB／T 11024．1－2001中明确规定，用于开断电容器的断路器应为不重击穿断路器。也就是说断路器在开断电容器组的过程中，在断口间的第1次电弧熄灭后，在断口间的绝缘强度要始终高于断口间的恢复电压。为了达到上述要求应尽可能地增强断口间的绝缘强度，另一方面也必须对断路器在开断电容器组的过程中断口间恢复电压的变化规律作必要的定性定量分析，以求针对情况采取相应的措施。

2 相同步时断口间的恢复电压

当三相断路器同步开断如图1所示的中心点不接地星形结线三相电容器组时，三相中电流最先过零的相（假定为A相）首先实现开断，其它两相就成为单相回路，在第1相（A相）开断后，经过1／4周波，其它两相开断。

在A相实现开断后，三相电容器组的中心点电位U

N

从0变成：

式中：U

N

—中心点N的电位；

U

m

—电源的相电压最大值。

此时，在A相电容器C

A 上的电压U

CA

＝U

m

。所以在A相开断后在端子A上的电压为：

而在电源侧A′点的电位为·cos ωt 。因此在A 相断路器触头AA′间的电位差，即恢复

电压为：

当A 相开断后1／4周期时，中心点电位U N ＝U m ／2，而正在此时B 相和C 相同步开断，从而使其中心点电位保持在U m ／2，不再随时间变化。这时在端子A 上的电位为：

当t ＝π时，即在A 相开断后经过1／4周波时，cos ωt ＝－1这时，A 相断口间的恢复电压达到最高值的2．5U m 。在图2中给出三相电容器开断时A 相断口上的恢复电压的变化。由图2可以看出，三相断路器同步开断三相电容器组在首开相熄弧后经1／2周波时，在首开相断口上的恢复电压达到最大值2．5U m ，比开断单相电容器组时断口间的最 大恢复电压高0．5U m 。

3 三相不同步时断口间的恢复电压

如果三相断路器的三对触头不能同时分开，在其首开相（例如A 相）开断后，经过1／2周波如果B 相和C 相断路器的触头仍处于合的状态，中心点的电位U N 从计（1）可知将上升到U N ＝U m ，这时A 相电容器端子A 上的电位U A ＝U m ＋U m ＝2U m ，已开相（A 相）

断口上的电压将达到：

U AA′＝2U

m

－U

m

cosωt（5）

当ωt＝π时，U

AA′＝2U

m

＋U

m

＝3U

m

在图3中给出了这种情况下A相断口间恢复电压的变化情况。由图3可以看出在A相开断后经过0．5

个周波后在A相断口上的恢复电压将达到3U

m

。

如果三相断路器的首开相开断后，经过0．25个周波B相触头动作并成功开断，而C相触头仍处于合

的状态，这时在A相断口间的恢复电压将达到4U

m

。在图4中给出了在这种情况下在A相断口和B相断

口上恢复电压的变化。由图4可知在这种情况下，A相断口间的恢复电压U

在经过半个周波后将达到4倍

AA′

电压峰值，而B相的断口间在经0．75周波后将出现了3U

以上的恢复电压。在这种情况下极易发生三相断

m

路相中两相重击穿，从而将在电容器上产生极高的操作过电压，使电容器的极间介质击穿或受到严重损伤。

4 对用于投切电容器组的三相断路器的基本要求

（1）三相分、合闸不同期性应小于2ms。

（2）断口间的电弧熄灭后在10ms以内必须将断口间的绝缘强度恢复到所在电源电压峰值的三倍以上。

5 小结

（1）三相断路器投切三相星形中心点不接地电容器组时，在三相触头同步的情况下，在断路器首开相断口上可能出现的恢复电压为电源电压峰值的2．5倍。

（2）如果断路器的三相不同步，在首开相开断后经0．25周波B相和C相触头仍处于合的位置，在这种情况下，在首开相断口上的恢复电压将达到电源电压峰值的3倍。

（3）如果断路器三相不同步，并且在首开相开断后，经0．25周波B相开断，而C相的触头仍停留在合的位置，在首开相断口上的恢复电压将达到电源电压峰值的4倍。

（4）用于投切三相电容器的三相断路器必须具有良好的三相同期性，断口间绝缘的恢复强度必须大于断口间电压的恢复速度。