投切电容器组时产生的过电压及其防止措施
电抗器投切过电压
电抗器投切过电压
电抗器在运行时,如果突然遭遇投切,可能会产生过电压现象。
这是由于电抗器的特性决定的。
电抗器的阻抗随频率增高而增大,如果在电抗器工作时突然切断电源,就会导致电流突然中断,电感产生反电动势,从而产生过电压。
过电压可能会损坏电抗器的绝缘,甚至引发火灾等事故。
因此,在进行电抗器投切操作时,需要采取一系列措施来避免过电压的产生。
具体方法包括:
1.在投切电抗器前,应先切断负载电流,使电抗器内部电流逐渐衰减,然后再进行投切操作。
2.在电抗器两端并联一个阻尼电容,用以消除过电压产生的高频分量。
3.在电抗器两端接入放电电阻,用以限制过电压的幅值和持续时间,以保护电抗器。
4.在电抗器投切前,应对其进行充分的绝缘检测,确保绝缘状态良好,防止因绝缘破损而产生过电压。
总之,电抗器在投切时可能会产生过电压,为了保证电抗器的安全运行,需要采取一系列措施来避免过电压的产生。
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投切电容器组时产生的过电压及其防止措施
投切电容器组时产生的过电压及其防止措施在电网的众多变电所及重要工矿企业的变电所装投并联补偿电容装置,以便平衡无功功率,减少送电线路的无功传送,挖掘输变电设备的容量,提高电压,改善功率因数,降低线损,节约电能,增加用户生产,提高经济效益,因而并联电容器补偿装置在电网中应用越来越广泛。
电容器组具有频繁投切的特点,一天便要投切几次甚至几十次,一年达万次以上,而能适用这种频繁操作的断路器是真空断路器。
目前多数变电站仍使用国产真空断路器频繁投切电容器组,易在电容器侧产生很高的重燃过电压。
为此,结合我站实际分析国产zn-10型真空断路器投切电容器组时产生过电压的原因,并争取相应的防御措施,以杜绝事故的发生,保证电容组的安全运行。
故障情况:国产zn-10型真空断路器由于质量部稳定和安装调整不当,在投切电容器组时,发生多次重燃,引起重燃过电压,其过电压值为额定相电压的3.5倍以上,导致电容器大批破坏。
据系统内一事故通报,hd电网的甲变电所,于1979年7月,用zn-10型真空断路器开断6480千伏电容器组时,造成电容器爆炸事故。
经现场试验,操作4次,a、b两组相各重燃4次,电容器侧过电压幅值为额定相电压的5倍。
乙变电所于1980年9月,用zn-10型真空断路开断5616千伏电容器组时,造成大批电容器损坏事故。
经现场试验,操作35次,重燃4次,电容器侧过电压幅值为额定相电压的4.3倍。
丙变电所于1982年3月,用zn-10型真空断路器开断6012千伏电容器组时,造成电容器组的破坏事故。
经现场试验,操作35次,重燃2次,电容器侧过电压幅值为额定相电压的3.3倍。
近十几年也相继在多个电网的变电站发生过类似事故。
故障原因:国产真空断路器有一定的重燃率。
在燃的次数越多,过电压倍数也越高。
重燃时,过电压较高的通常不是重燃的,而是不重燃相中的一相。
发生一相一次重燃的较多,这时的重燃过电压倍数一般在3倍以下,不会使电容器发生故障。
电力系统过电压分析及预防尹世耀
电力系统过电压分析及预防尹世耀发布时间:2023-05-15T10:19:52.913Z 来源:《中国科技信息》2023年5期作者:尹世耀[导读] 电力系统的电气设备在运行中除了承受工作电压外,还会遭到过电压的作用和侵害。
作用于电力系统的过电压,由于过电压的存在,它将使电力系统运行的电气设备绝缘受损戴卡优艾希杰渤铝(天津)精密铝业有限公司天津市前言:电力系统的电气设备在运行中除了承受工作电压外,还会遭到过电压的作用和侵害。
作用于电力系统的过电压,由于过电压的存在,它将使电力系统运行的电气设备绝缘受损,设备寿命缩短,甚至造成停电事故,损毁电力设施,因此必须采取各种措施来限。
按其起因及持续时间,可分为两大类型,一种为雷电过电压,另一种为内部过电压。
在电力系统中,由于断路器操作、故障或其他原因,使系统参数发生变化,引起系统内部电磁能量的振荡转化或传递所造成的电压升高,称为电力系统内部过电压。
1.电力系统的过电压分类电气设备在正常运行时,其绝缘承受电网工作电压。
由于某种原因,如因运行操作、雷击和故障等原因,使电气设备上出现峰值电压超过系统正常运行的最高峰值电压称为过电压。
根据产生过电压的来源,一般分为内部过电压和外部过电压两种。
(1)内部过电压内部过电压是由于电力系统中磁能与电能间的转换,或能量通过电容的传递,以及线路参数选择不当,引起电力系统的状态突然从一种稳态转变为另一种稳态的过渡过程中产生的过电压。
这种过电压是由于系统内部原因而造成并且能量又来自电网本身所以叫内部过电压。
1>内部过电压又可分为操作过电压、谐振过电压和工频过电压。
如操作断路器,切断或合上空载变压器、空载线路则会产生操作过电压。
2>电力系统发生单相接地故障,则会产生谐振过电压。
又如电力系统因事故断线,则有可能产生工频过电压。
(2)外部过电压外部过电压是由于雷击电气设备产生的,又被称为大气过电压或雷电过电压。
此过电压能量来自电网外部的冲击波影响,所以称外部过电压。
绝缘技术监督上岗员:过电压保护及接地装置考试答案四
绝缘技术监督上岗员:过电压保护及接地装置考试答案四1、填空题下行的负极性雷通常可分为3个主要阶段()、()、()。
正确答案:先导;主放电;余光2、填空题三相变压器中,对于中性点不接地的星形绕组,当单相进波U(江南博哥)0时中性点最大电压为()。
正确答案:2U0/33、判断题金属氧化物避雷器运行电压下当阻性电流增加1倍时,应加强监督。
正确答案:错4、判断题金属氧化物避雷器的试验应在每年雷雨季节前进行。
正确答案:对5、判断题有效接地系统的电力设备的接地电阻在预防性试验前或每3年以及必要时验算一次经接地网流入地中的短路电流,并校验设备接地引下线的热稳定。
正确答案:对6、单选在我国,对330kV的电网,电气设备的绝缘水平以避雷器()的残压作为绝缘配合的依据。
A、5kAB、8kAC、10kAD、20kA正确答案:C7、判断题接地线应采用焊接连接。
当采用搭接焊接时,其搭接长度应为扁钢宽度的1倍或圆钢直径的3倍。
正确答案:错8、判断题标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架应接地。
正确答案:错9、判断题互感器的各个二次绕组(包括备用)均必须有可靠的保护接地,且只允许有一个接地点。
正确答案:对10、判断题接地装置引下线的导通检测应5年进行一次。
正确答案:错11、判断题发电机用避雷器用以限制作用在发电机的雷电过电压,选用有间隙避雷器。
正确答案:对12、判断题新投产的110kV及以上避雷器应三个月后测量一次,三个月以后半年再测量一次。
以后每年雷雨季前测量一次。
正确答案:对13、单选避雷针(带)与引下线之间的连接应采用()。
A.焊接B.螺接C.压接D.铆接正确答案:A14、单选变压器中性点应有()根与主接地网不同地点连接的接地引下线,且每根引下线均应符合热稳定的要求。
A.1B.2C.3D.4正确答案:B15、单选装有避雷针的金属筒体,当其厚度不小于()时,可作避雷针的引下线。
筒体底部应有两处与接地体对称连接。
A.1mmB.2mmC.3mmD.4mm正确答案:D16、判断题互感器安装位置应在变电站(所)直击雷保护范围之内。
解决无功补偿装置投切电容器组过电压问题装置
解决无功补偿装置投切电容器组过电压问题装置小编通过无功补偿相关资料文献了解到,其无功补偿装置在投切电容器组时,会出现较高过电压,能造成断路器相间击穿,开关柜绝缘损坏,出现母排击穿,绝缘子击穿等危害,最为严重的是,会造成电抗器的匝间短路,烧毁电抗器,对电力系统稳定运行影响很大。
因此,专注直流偏磁治理的安徽正广电公司专家人员对此进行了一番研究证明。
由《变压器类设备典型故障案例汇编2006-2010》中电抗器故障汇编得知,干式电抗器故障的原因基本都是因为匝间绝缘击穿、放电引起的。
针对此问题安徽正广电技术专员们进行了进一步挖掘。
为什么匝间绝缘这么容易被击穿?加大绝缘水平就可以了。
我们知道,电抗器是一种电感线圈,它的性质决定了它的绝缘水平不可能做的很高。
另外,无功补偿装置投切频繁容易导致电抗器匝间绝缘老化,运行时间一长,势必会达不到应有的绝缘水平,匝间绝缘会被击穿。
那么产生该现象的原理是什么呢?(1)无功补偿装置是通过断路器的投切来实现系统的无功补偿的。
在断路器开断过程中,合闸时会有一个合闸弹跳过程;如果合闸时,电流刚好即将过零点,由于真空断路器的截流作用,无功补偿装置中电容、电抗形成的回路能量会相互充放电,形成高频振荡,产生很高的恢复电压,我们可以将串抗回路等效成一个电容、电感为主的回路,这样回路电压电流不能突变,一发生截流,必然会有高频振荡过电压,而该过电压在回路中无处释放,就会施加在电感的上,而来回振荡,电流又不能突变,很容易造成匝间的电位不均,这样电抗端部绕组分压会比较高,极易造成端部匝间击穿,电抗器易烧毁。
(2)电抗的高频过电压也可以通过电容传递到开关柜,在截流时,电抗产生高频截流过电压,一方面对自身端部匝间绝缘造成累积性伤害,同时通过电容向开关柜传递,此时电容电压停留在略大于相电压峰值上,到达开关柜的电压为一相当于相电压峰值的直流电压叠加一个高频截流过电压,与开关柜电源侧的电压叠加,一般会出现5倍以上的断口压差;相间也会出现较高的压差;因此,开关柜会出现灭弧室、母排、绝缘子击穿的事故。
真空断路器投切电容器时的重燃过电压分析及预防措施
王 永 生 , 秀 华 姜
( 定 电力职 业技 术 学院 , 保 河北 保 定
摘 要 : 绍 真 空 断路 器投 切 电容 器 时产 生 的 过 电 压 种 类 , 介 采
用 P CAD/ TDC 软 件 对 真 空 断 路 器 操 作 电 容 器 时 产 生 S EM
0 10 ) 7 0 0
路 器 对 电容 器 进 行 投 切 时 会 产 生 过 电 压 , 将 严 重 这 威 胁 电 容 器 的 安 全 和 系 统 的 稳 定 运 行 。 因 此 , 确 正
生 电弧重燃 , 电源 向回路 的电容进 行充 电 , 回路 参数 决定 了重燃 时 流过 的高 频 电流 达 1 1 。Hz O~ 0 。充
p ct t S a i wihP CAD/ TDC o t r ,a da aye h r— y EM s fwa e n n lzstep o
du i e h im ft e — o t g cng m c ans o heov r v la e,a dv nc s t Hi nd a a e hee ce e s e o i bi t e p o c e bu n e — o t g intm a ur st nhi t h r du eofr — r ov r v la e, t u ur a eop a i qu p e . o e s e s f er ton ofe i m nt Key wor va u e ke ds: cu m br a r;c p ct a a iy;r - ur o rv t ge e b n ve - ola
2 投 切 电容 器 时产 生 的 过 电压 种 类
a .真 空断 路 器 合 闸 时 产 生 的 过 电压 。这 种 过 电压 的产 生主 要是 由于 电容 上 的 电 压不 能 突 变 , 合 闸时 系统 电压迅 速下 降 , 生暂 态振荡 , 产 随着 断路器
电容器组投切过电压
• 分闸两相重燃
• 断路器分闸两相重燃分为两相非同时重燃和两相同时重燃两种情况。由于 单相重燃时回路的振荡频率很高,中性点电压在很短的时间内上升,使其他 两相的断路器断口间恢复电压迅速上升,导致另一相随后重燃,这种情况是 两相非同时重燃。由前分析可知,A相重燃后C相恢复电压可达 (1.0+5.87)=6.87,假设C相在断口恢复电压最大时重燃,一方面主要时A、C 相电源通过串联电抗对 C充电,使A、C相电容上的电压增大,另一方面A、C 相电源通过串联电感和C对中性点电容充电,使中性点上的电压出现振荡。 用类似的方法分析可得,A相电容上的电压为-2.87,C相电容上的电压为2.5, 中性点电位和相对地电压最大值基本等同于C相重燃前的状态;
并联电容器组操作过电压分析
• 在电力系统中,电压和频率是衡量电能质量的两个最基本、最重要的指标。确 保电力系统的正常运行,供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。 • 电压控制的重要方法之一是对电力系统的无功功率进行控制,即对系统进行无 功补偿。进行无功补偿的方法很多,主要有:同步发电机补偿、同步电动机补 偿、同步调相机补偿、并联电容器组补偿及用静止无功补偿装置进行无功补 偿等。 • 目前国内用得较普遍的是并联补偿电容器,它可根据需要由若干电容器串、并 联组成,容量可大可小,即可以集中使用、又可以分散使用,且可分相补偿,可 随时分组投切,具有运行灵活,有功损耗小,维护方便,投资少等优点,因此,并 联补偿电容器组作为一种无功电源被广泛应用于电网的无功补偿,以提高电压 质量和功率因数,减小电能损耗。
• 并联电容器组分闸过电压主要是指分闸重燃过电压,包括单相重燃和多 相重燃过电压。重燃过电压是由于切除电容器组时因开关的重燃而引起 的,当开关断开电流熄灭后,电容器组上的残存电荷在短时间内无法释放, 电容器组上将残留直流电压,假如开关弧隙绝缘恢复的速度低于恢复电 压增长的速度,一旦真空开关的电气恢复强度不能承受加于其上的暂态 恢复电压,将发生重击穿,引起电磁振荡,产生重燃过电压。真空断路器 投切电容器组产生过电压,所有成因都归结为电流过零后一段时间内(几 ms至几s),弧隙动态介质恢复强度低于恢复电压而导致电流重现。
中压真空断路器投切电容器组时的过电压分析及对策
中压真空断路器投切电容器组时的过电压分析及对策孔 兵(南京师范大学科技产业集团,江苏南京210042)摘 要:本文以中压断路器投切电容器组时产生的过电压及其特点出发,分析其产生的原因并提出相应的对策。
关键词:真空断路器;过电压;对策中图分类号:TM56112 文献标识码:B 文章编号:10072760X(2001)062048203Analysis and Countermeasures about the Over2voltage of Medium2voltageV acuum B reaker as Turning2on or Cutting2off the C apacitor G roupKON G Bing(Nanjing Normal University,J S Nanjing210042,China)Abstract:In this article,the over2voltage produced by the medium voltage vacuum breaker turning2on or cut2 ting2off the capacitor group is discussed.The reasons and proposes countermeasures is analysed.K ey w ords:vacuum breaker;over2voltage;countermeasure1 引言中压真空断路器,灭弧能力很强,应具有良好的投切电容器性能,但由于灭弧室的材料和制造工艺具有分散性,加之断路器的操作机构性能的局限,投切电容器组时有的产生过电压,有的则不产生过电压,有的还产生开断后发生非自持放电现象,这些都限制了其在电网中的应用,近年来灭弧室材料和工艺的进步,加上人们对真空断路器投切电容器组的性能有了较深的认识和研究,完全可以采取相应的对策将重燃机率降到最低,因为尚存在随机的因素使断路器开断时产生过电压,所以仍需采取相应措施将过电压限制在可以接受的程度。
真空断路器投切10KV电容器组产生涌流及过电压的探讨
真空断路器投切10KV电容器组产生涌流及过电压的探讨摘要:详细介绍真空断路器投切电容器组时会产生合闸涌流与过电压,重点分析合闸涌流与过电压产生的原因、危害及采取的限制措施。
关键词:真空断路器电容器组合闸涌流重燃过电压在500KV及以下的电力系统中,为了提高电网的功率因素,改善电压质量,降低线路损耗,大多在变电站安装10KV电容器组集中补偿。
但是随着电力系统负荷的不断变化,为了调节无功,需对电容器组作频繁的投切。
作为投切电容器组的心脏,真空断路器在投切电容器组过程中会产生涌流与过电压,给电力系统带来严重的危害。
因此有必要对真空断路器投切电容器组产生的涌流与过电压作进一步的探讨。
1、真空断路器投电容器组产生合闸涌流1.1 合闸涌流产生的原因真空断路器投电容器组时会产生合闸涌流,而电容器的合闸涌流可分为单组电容器的合闸涌流与多组电容器追加的合闸涌流。
单组电容器在首次合闸投入运行的瞬间,即电容器处于未充电状态流入电容器的电流,仅受系统阻抗的限制。
由于系统阻抗很小,近似短路状态,这时将产生很大的合闸涌流流入电容器组。
涌流的最大值发生在电容器合闸的瞬间,刚好系统电压处于最大值时。
当已有一组或多组电容器运行时,再投入另一组电容器,这时的合闸瞬间,将产生追加的合闸涌流,当追加的电容器组与运行的电容器组的时间间隔很近时,它们之间的电感很小,几乎为零,追加的电容器组近似短路状态,所以运行的电容器组将向追加的电容器大量充电,全部的冲击合闸涌流都将流入追加的电容器组。
这时的合闸涌流将达到极其危险的程度,特别是在系统电压处于最大值的瞬间合闸时,追加的涌流将达到最大值。
同时,由于电容器组之间的连接线电感很小,所以振荡频率也较单组电容器合闸时的涌流频率高很多。
电容器组合闸瞬间产生的涌流大小还与投入的电容器组的容量和安装地点的短路容量有关。
如果电容器处在较大短路容量系统中,而且电感较小,则合闸涌流的幅值较大且频率较高。
1.2合闸涌流过大的危害合闸涌流的幅值可达到电容器额定电流的几倍甚至几十倍,而且频率高,但其持续时间短,在几毫秒内迅速衰减到安全稳定状态。
真空断路器投切电容器组产生过电压问题的分析与解决
真空断路器投切电容器组产生过电压问题的分析与解决宁夏英力特化工股份有限公司树脂分公司110kV变电所有两台63000kV A的三圈主变,并列运行,35kV侧及6kV侧采用分段运行方式。
无功补偿装置接在6kV母线上,每段母线上个两组,每组容量4800kVar。
在投运过程中发生过三次严重过电压事故,每次都造成多只电容器击穿及单只电容器熔丝发生群爆。
第一次事故是在2008年8月大修后投运2#电容器组时,发生单相过电压。
第二次事故发生在2009年2月临时检修完成后,投运3#电容器组时发生过电压。
第三次是2011年3月31。
两次都为三相相间过电压。
在第二次事故发生后采取了在每组电容器组电抗器两端加装过电压吸收装置的措施,希望能抑制、吸收操作过程中产生的过电压。
经过两年的运行,虽然该装置起到了一定的作用,在这两年中的投运未发生故障。
但在2011年3月31投运时又出现过电压的现象,说明该装置并不能从根本上解决真空开关投切电容器产生过电压的问题。
因我公司110kV变电所投切电容器组的断路器为真空断路器,真空断路器虽然一般情况下能满足频繁投切电容器组的需要,但因其在合闸过程中可能出现断口预击穿、合闸弹跳、合闸不同期等问题,在分闸过程中可能会出现单相、亮相重燃、截流等问题,这些问题都会产生严重的过电压,故存在很大的安全隐患。
而我变电所所采用的金属氧化物避雷器不能完全有效地吸收真空断路器因上述原因产生的操作过电压,所以只有采取更加有效的措施,从根本上消除操作过电压,才能保证电容器组的投切安全。
在电力系统中,电容器组进行控制最早采用的是少油断路器,然而少油断路器对频繁操作的投切电容器组来说并不能完全满足其使用要求。
近年来真空断路器以其使用寿命长,可频繁开断、无油、少维护等优点,在电力系统中得到了广泛的应用,因此电力系统也希望用真空断路器来取代少油断路器投切电容器组。
而近年来随着真空开关在中压领域占领了绝对优势的市场份额,使这一需求显得更加突出和紧迫。
变电站及用户常见的操作过电压、谐振过电压及防止操作过电压和谐振过电压措施
Ijd IB cos300 IC sin 300 2 3UxgC0 cos300 3C0Uxg (8–1)
图8–1 单相接地电路图及相量图 (a)电路图 ;(b)相量图
形成电网中有直流电压分量 q 3C0Uxg Uxg 。所以断弧后,
3C0
3C0
导线对地稳态电压由各自电源电势和直流电压-Uxg叠加组成。
断弧后瞬间,B、C相的电源电势为-0.5Uxg,叠加结果为
-1.5Uxg;A 相电源电势为Uxg,叠加结果为零。因此,断弧
后瞬间,各相电压初始值与瞬间稳态值相等,不会引起过渡
—
20
0.06
—
35
0.10
0.12
60
—
0.20
由表8–1可知,当一个10kV电网的架空线路总长度不超过 1000km,一个35kV电网的架空线路总长不超过100km,它们的 单相接地电流 Ijd 将分别不超过30A和10A。运行经验 证明,此时
由于电动力和热空气的作用,接地电弧被拉长,一般能够在
Um
电压大为减缓,从而有利
1.5 8
于接地残流电弧的熄灭。 但实际测量证明,接地残
4
1.0
3 2
流电弧远不是在电流第一
0.5
次通过零点时就熄灭的,
1
0 d
有时电弧可存在几秒钟之
0
1
2
3
4 dt
久。这是因为熄弧后经过
半个迫振周期
0
,由于
图8–5 在不同比值v/d 时恢复电压的包络线
恢复电压幅值达到最大(接近 2Um),而往往再度发生击穿,
真空开关投切电容器组过电压问题及其对策
真空开关投切电容器组的过电压问题及其对策2.3.2真空开关开断三相电容器组时的重燃现象及其过电压按运行状况,开断电容器组重燃过电压有无故障单相重燃、带故障单相重燃和两相重燃三种类型。
1、无故障单相重燃如上所述,当 180=t ω时,真空开关A 相的断口恢复电压可以达到相电压幅值的2.5倍,因此发生重燃的几率较大。
假定此时A 相重燃,由于线路中电感元件和电容器对地电容的影响,线路中将会产生高频振荡。
由于N C <<C ,高频振荡过程中可以将电容器组C 视为电压源,忽略线路的损耗,重燃相对地最大过电压ma U 为:ma U 5.35.1)1(2-=--⨯=中性点对地电压幅值为:5.415.3-=--=-=aN ma mN U U U由于中性点出现过电压mN U ,相应地,非重燃相也出现过电压:13.437.05.4-=+-=+=bN mN mb U U U87.537.15.4-=--=+=cN mN mc U U U可见,开断中性点绝缘的三相电容器组,如果单相重燃,过电压主要加在电容器组中性点与地之间,电容器极间无过高的过电压。
重燃相过电压并不是最高的,往往是通过中性点传递至不重燃的二相中的一相,成为过电压最高相。
此时真空开关非重燃相的断口恢复电压将分别为:63.4)13.4(5.0=--=trB u37.6)87.5(5.0=--=trC u显然,此时的断口恢复电压已经超过了真空开关的工频绝缘水平,极有可能导致断口击穿。
如果击穿产生在真空灭弧室内部,则单相重燃变成了两相重燃,电容器组上将会出现最高可达三倍的过电压;如果击穿产生在真空灭弧室外部,就会出现外绝缘闪络,并进一步引起相对地或相间放电,最终发展成两相或三相短路,导致开关损坏,成为永久性故障。
短路故障发生时电源和电容器组同时向短路点供电,电容器组上的残余电压得以快速泄放,因此真空开关的外绝缘闪络不会在电容器组产生过电压。
在实际运行中,经常会出现因真空灭弧室外绝缘闪络而导致的开关柜烧毁,而工频耐压低得多的电容器组却未见异常的现象,这种现象正是单相重燃过电压所为。
高压电容器引起的过电压及其对策(续)
高压电容器引起的过电压及其对策(续)论文作者:沈文琪郭天兴杨景南张爱莉张建摘要:对内熔丝电容器中,因内熔线动作引起的作用在完好元件上的过电压进行了定性、定量分析。
进行了试验验证。
提出了解决办法。
关键词:内熔丝内熔丝电容器元件直流分量过电压放电电阻△加上熔丝动作后故障串联段所分担的交流电压的升高,实际所受到的电压峰值可能会更高些。
△通过以上分析可知,在高压内熔丝电容器中的内熔丝动作之后,在其各个串联段上会出现直流电压分量。
在高压内熔丝电容器中内熔丝动作之后之所以会在各串联段上出现过电压,就是由这些直流电压分量与交流电压分量叠加引起的。
△对于内部电气联结如图1 所示的高压内熔丝电容器,不难看出存在于各个串联段上的直流电压分量,只有通过其本身的绝缘电阻慢慢下降。
在故障串联段上的直流电压分量与时间的关系为:t=RsCsln(U0/UR) (11)式中:t—故障串联段上直流电压分量的持续时间(s);Rs、Cs—分别为故障串联段的极间绝缘电阻和电容;UR—熔丝动作后,经时间t,在故障串联段上剩余的直流电压分量在式(11)中,Rs、Cs 是一个与电容器极间材料的介电性能有关的常数,通常可用τ来表示,即:Rs·Cs=τ(12)对于用二芳基乙烷浸渍的PP 膜介质,τ=5×104S,对于UR 可以取0.1U0,即当故障串联段上的直流电压分量降到其起始值的1/10 时,就可认为其对电容器的影响可以忽略不计了。
把上述值代入式(11),可得:t=5×104ln10s≈32 h(13)也就是说,在如图1 那样结构的BFM 型高压全膜内熔丝电容器中由内熔丝动作所引起的过电压,在其故障串联段上将持续32h,在这个过电压持续时间内极可能会给电容器介质造成伤害3解决办法△3.1 在高压内熔丝电容器的每一个串联段上并接一个内放电电阻,如图5 所示,这样,由内熔丝动作产生的分布在各个串联段上的“陷阱电荷”就有了一个释放通道,在故障串联段上的直流电压分量与时间的关系变为t=rsCsln(U0/UR)(14)如果我们设定U0/UR=10;t=300s,则我们可得到:rs=300/(2.3Cs)(15)例如:对于内部有4 个串联段的BAM11/—200—1W 全膜介质内熔丝电容器,其每个串联段的电容Cs=63μF 将Cs 代入式(15)可得即只要在其每个串联段上并联一个2MΩ的放电电阻,就可以将该内熔丝电容器在其内部熔丝动作时所产生的作用在故障串联段上的过电压的幅值在5min 内降到一个对电容器不会产生危害的水平。
电容器组过补偿和操作过电压的预防措施
电容器组过补偿和操作过电压的预防措施在电力系统中,电容器组作为一种重要的补偿装置,广泛应用于提高电力质量、节约能源等方面。
但是,在电容器组运行过程中,由于各种因素的影响,容易出现过补偿和操作过电压的问题。
本文将介绍电容器组过补偿和操作过电压的预防措施。
什么是电容器组过补偿?电容器组过补偿是指电容器组在运行过程中,由于其容量过大或连接方式不当等原因,导致电容器组所产生的无功电流超过了电网的需求,从而造成系统功率因数过高的现象。
电容器组过补偿的出现会引起一系列问题,如电力损耗、变压器过热等。
电容器组过补偿的预防措施1. 选用合适容量的电容器组选用合适容量的电容器组是预防过补偿的关键措施。
在选用电容器组时,应根据电网的需求和实际负荷情况,选择合适的容量和数量。
同时,在选择电容器组时,应注意其额定电压、耐受电压等参数,以确保其能够正常工作。
2. 采用适当的连接方式电容器组的连接方式也是影响过补偿的重要因素。
在选择连接方式时,应根据场合和实际需要选用合适的方式,如串联、并联或串并联混合连接。
同时,在连接电容器组时,应保证各电容器的电压、容量等参数均匀分布,以充分发挥其补偿效果。
3. 合理控制电容器组功率电容器组的功率控制也是预防过补偿的有效手段。
在控制电容器组功率时,应根据实际负荷情况和电网的需求,采用适当的控制方式,如定时控制、自动控制等。
同时,在控制电容器组功率时,应注意其投入和退出过程,避免因频繁投切而导致过补偿的出现。
什么是电容器组操作过电压?电容器组操作过电压是指电容器组在运行过程中,由于其自身特性或外部因素等原因,导致电容器组的电压超过了其额定电压的现象。
电容器组操作过电压的出现会对电容器组本身和电网带来不良影响。
电容器组操作过电压的预防措施1. 选用适当的电容器组选用适当的电容器组是预防操作过电压的关键措施。
在选用电容器组时,应根据电网和负载的需求,选用符合国家标准和相关规定的电容器组。
同时,应注意电容器组的额定电压、过电压容限等参数,避免电容器组在运行过程中出现过电压的情况。
10—35KV系统中常见内部过电压及防范措施
2 间歇性 弧光接地过 电压
在 lk O V ̄ 3 k 小 电流接 地 网 中 , 论 5V 无
联动的柱上油开关操 作, 消除过 电压 。
3 2 1 切 空载 变 电压器 引起 的过 电压 .. 切 除 3k 变压 器 , 5V 多采 用 三 相 联 动 的 少 油断 路 器 , 除 空 载 变压 器 主 要是 切 除 空 切 载 电流 , 值较 小 , 其 灭弧快 , 成截 流 , 数 但 造 电 流 急骤 变 化 而 产生 过 电压 , 路 器 灭弧 性 能 断
压产 生机理及其造成的严重危害性, 采取相 应 的措 艚 , 制和 防止 内部 过 电压 的产 生 , 抑 确
保 对用 户 的安 全 供 电 。 参毅 、 阵化钢
5 采取措 施 51 在断 路器 的主触 头上 并联 电阻 , 低触 . 降 头 上 的恢 复 电压 。 减少 重燃 的可 能性 , 消除 过
什么 原 因 , 电线 路或 配 电变 压 器 若 发 生 非 配 金属 性接 地 , 一定 的接地 电阻 , 配 电线 路 有 若 太长 , 电压 等 级高 , 电容 电流 大 , 在接 地处 出 现 不断 重 复 的 间歇性 的瞬 燃 、 熄 电弧 放 电 , 瞬
36 .
维普资讯
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谐 振过 电压是 指 电力 网 中变 配 电设 备发
[ 关键词] 内部 过电压 防范措施
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10KV投切并联电容器组的过电压分析与抑制
10KV投切并联电容器组的过电压分析与抑制【摘要】随着经济社会的发展,大量的并联电容器组在配电网被用来提高电能质量,这些并联电容器组通常要求频繁操作,承受着各种过电压。
本文针对10KV投切并联电容器组产生的过电压,提出了应用阻尼装置来进行限制的措施,并得出了相应结论。
【关键词】电容器;并联;阻尼装置1 概述投切并联无功补偿装置时产生的过电压主要有两种:一种是合闸时产生的过电压;另一种是切除时,由于开关发生重燃产生的过电压。
第二种过电压对并联无功补偿装置的危害更为严重。
操作过电压成为电容器运行中的一个危险因素,对并联电容器组操作过电压的抑制,是并联电容器组运行的一个重要课题。
本文以某10kV 系统真空开关投切并联电容器组为例,对可能产生的操作过电压进行分析研究。
对投切并联电容器组产生的操作过电压利用阻尼装置进行限制,对阻尼限流器的参数进行了选取。
2 阻尼装置及其参数选取如图1所示,用于并联电容器的过电压阻尼装置由火花间隙G 与阻尼电阻R 串联组成,该装置并联在并联电容器C 的串联电抗器L 两端。
阻尼装置中的阻尼电阻,在过电压发生时接入电路,对过电压和过电流产生阻尼作用,抑制过电压和过电流的发展。
当阻尼电阻过大时,它流过的电流很小,对回路的影响也很小,相当于未接入阻尼电阻,不能产生阻尼作用;当阻尼电阻过小时,又相当于将电感短路,也不能起到阻尼作用。
因此,在一定的回路条件下,必定有一个最佳电阻值,在此阻值下可将电容器组的过电压或过电流降到可能的最低值,确保系统的稳定正常运行阻尼电阻阻值的选取对过电压、过电流的抑制及阻尼装置都是相当重要的。
本文借鉴上述方法,将图1中的过电压阻尼装置用于某10kV 变电站电容器组中,用以限制操作过电压和合闸涌流,利用EMTP对间隙、阻尼电阻等参数的选取进行了研究,确定了最佳的阻尼电阻值和串联间隙的动作电压,使用最佳的保护参数进行加装与不加装保护装置时过电压的对比计算及现场对比测量。
切断电容器组引起的异常现象
切断电容器组引起的异常现象并联电容器运行时,通常分成几个组,根据无功负荷的大小或电压的高低,决定投切的组数。
并联电容器组投入时出现的涌流和切除时出现的过电压是并联电容器运行中的两大技术问题。
1.过电压产生的原因 我国10~63kV系统为中性点不接地的小电流接地系统。
无功补偿补用的电容器组均采取中性点绝缘的形式。
其接线如图5-16所示。
在图5-16(a)中,C0是电容器组中性点对地分布电容;C′0是电源中性点对地电容。
(a) (b) 图5-16 电容器组的接线方式 (a)星形接线;(b)三角形接线 运行经验表明,在切断电容器组时会产生重燃过电压而引起事故。
例如,某变电所在切断电容器组时,引起两次避雷器爆炸;变压器套管间400mm的间隙放电,三相套管闪络,导致变压器绝缘损坏。
(1)星形接线的重燃过电压。
为方便起见,在讨论电容器组上的过电压时,可以把接地点移至电源的中性点,即用图5-17所示的电路代替图5-16(a)。
图5-17(a)中的C N=C0C′0/(C0+ C′0)。
首先分析切断电容器组时的单相重燃过电压。
以A相为首先切断的相进行研究,在t=0时,A相电流失过零熄弧,A 相电源电压为最大值,则A、B、C相的电源电压分别为U A0=E m COSωt,u b0=E m COS(ωt-120°),u c0=cos(ωt一240°),此时各相电容器上的电压分布及相量图如图5-17(a)所示。
U a0`=E m,U b0`=-0. 5E m, U c0=-0.5E。
, U00`=0。
当t=0后,A相电容电压U a0`=E m将保持不变。
而B.C两相电源将继续对B、C相电容器供电,因而电压U b0`、U c0、U00`将按下式变化 u b0`=-1/2E m+1/2U Bc=-0.5E m+(√3/2)E m COS(ωt-90°) u c0`=-1/2E m-1/2UBc=-0.5E m+(√3/2)E m COS(ωt-90°)u0`0=u0`b+U B0=-[-1/2E m+(√3/2)E m COS(ωt-90°)]+E m COS(ωt-120°) 当t=5ms,即再经过1/4工频周期(ωt=90°),B、C相回路电流过零,断路器三相断开,此时电容器上的电压和相量图,如图5-17(b)所示。
电容器损坏原因及防止措施
电容器损坏的原因及防止措施(一)电容器损坏的原因并联电容器损坏的原因大体有以下几方面;(1)切电容器组时,由于断路器重燃引起的重燃过电压造成电容器极间绝缘损伤甚至击穿.有的电容器组无任何过电压保护措施,也无串联电抗器,尤其在农灌季节,平均每天操作1次,就更容易导致其绝缘损伤,甚至引起爆炸。
(2)电容器投入时的佩流过大、电网的谐波超标引起过电流,使电容器过热、绝缘降低乃至损坏。
(3)电容器设有配备单台熔丝,或更有熔丝但熔丝特性(安秒特性)太差。
当电容器内部元件严重击穿产生故障电流时.熔丝不能及时熔断,同时,有效的继电保护措施未跟上,过电流使电容器内部的温度急剧上升,导致电容器胀裂或爆炸。
(4)产原质量差.油纸绝缘没在严格的真空下干燥和浸渍处理、在长期工作电压下,内部残存的气泡产生局部放电现象。
局部放电进一步导致绝缘损伤和老化.温升也随之增加,最终导致元件电化学击穿,电容器损坏。
(二)防止电容器损坏的技术措施电容器损坏的主要原因是重燃过电压和熔断器质量不佳.鉴于此因,建议采取以下技术措施.(1)禁止使用重燃率极高的SN1—10、SN2—10型少油断路器投切电容器组,可更换用SN10一10Ⅱ型少油断路器和DW11一10型多油断路器。
对35kV级可用DW2一35R,型多油断路器,对6 6kV级可用LW6一63Ⅰ型SF6断路器,进行投切操作.(2)采用金属氧化物避雷器保护,可作为防止电容器内部元件击穿的防线.(3)采用单台熔丝保护。
它是防止油箱爆炸的有效措施。
试验表明,熔断器可以在0.3ms将电容器的故障电流开断,所以这一措施已在国内外广泛应用。
(4)对两组及以上的电容器进行相互投切时,必须加装串联电抗器.(5)电容器组尽可能地采用中性点不接地的双星形接线,并采用双星形零流平衡保护。
它与单台熔丝保护配合,几乎可以杜绝电容器爆炸事故.图5-26是双星形接线零流平衡保护接线示意图。
它把非联电容器分成6个臂,每个臂由M个电容器并联,组成星形接线后分成两组,取两组电容器中点连线不平衡电流,称为中性点连线电流平衡保护或零流平衡保护.图5-26 零流平衡保护接线示意图当一台电容器发生部分元件击穿时,通过该台的故障电流为Ig=6M/[6M(1—G)+G]In流过中性线的不平衡电流为Ig=6M/[6M(1—G)+G]In式中M—每臂电容器并联台数;G-击穿系数,一台击穿元件占总元件数的百分数。
电力系统内部过电压的防护措施
电力系统内部过电压的防护措施1单相接地形成过电压通常应加强电网及设备运行管理,减少接地故障的发生。
对变压器应经常开展检查维护,使之处于安康状态下运行,还应定期开展预防性试验,防止因绝缘击穿而发生单相接地故障。
对供电线路应注重提高架设质量,合理选择导线截面及档距,线路走廊下的树木要定期砍伐,使线路通道符合技术规范。
严禁在电力线路下建房、植树,及在线路附近采石,以防炸断线路而发生接地故障。
2.负荷突变形成过电压通常可采用并联电抗器,以及按一定程序投、切空载线路,以限制长线路电容效应产生的过电压。
在电机侧采用快速减磁系统以限制发电机转子加速和电枢反应。
3.谐振形成过电压谐振过电压持续时间与回路本身特性有关,因此,对特定电网应尽量防止可能引起的谐振操作,或采取措施破坏谐振条件,如使用消谐器等。
对电磁式电压互感器引起的谐振,可在其二次开口三角处接入一个小电阻以破坏谐振;或在电压互感器高压中性点串入一个15kV、50w左右电阻接地,限制流过中性点的电流,防止电压互感器因磁饱和而发生铁磁谐振。
4.间歇性电弧形成过电压通常在电网中性点接入消弧线圈接地。
利用消弧线圈的电感补偿流过接地点的电容电流,使电弧的存在时间缩短,重燃次数减少,从而抑制了高幅值的过电压。
5.投切小电感性负荷产生的过电压此类过电压产生的根据是断路器的截流,由于其能量较小,通常采用避雷器来抑制。
6.开断电容性负荷产生的过电压此类过电压产生的根据是断路器的重燃,其方法是限制断口恢复电压的上升,以减少重燃的途径,从而到达抑制此类过电压的产生。
其措施是:在断路器断口装置并联电阻,能起到阻尼作用,或采用不会产生电弧重燃的真空断路器。
此外,在电容器运行中应尽量减少频繁的投切操作。
7.对投运空载长线路产生的过电压通常采用带合闸电阻断路器,或采用专门装置来判断当断路器两端电压最低时合闸,或设法消除、削弱线路的残余电压。
此外,电网中运行的变压器或线路装设金属氧化物避雷器开展保护(即使在非雷雨季节也不要退出运行),既可限制线路过电压,又可消除变压器、线路空载投切引起的过电压;控制支路的跌落式熔断器,应改为三相联动的柱上少油断路器,以防止非全相操作。
电容器组过补偿和操作过电压的预防措施
电容器组过补偿和操作过电压的预防措施姓名:XXX部门:XXX日期:XXX电容器组过补偿和操作过电压的预防措施在装有补偿电容器组的高低压变配电站及用户,除要求有较为完善的投切装置外,管理运行人员掌握正确的操作方法及程序,是有效的防止措施。
近年来,随着供用电系统设备不断地向规范化、标准化发展,补偿电容器组要求有一定的防止操作过电压的装置。
如用装有并联电阻的断路器、电弧不重燃的真空断路器、电容器组加串联电抗器等,还要有失压保护,当系统停电或事故掉问后,能自动切除电容器组,防止线路空载投入,引起过电压而损坏变配电设备及电容器。
要有过电压保护,当电源电压超过电容器额定值后,能自动退出补偿电容器组,防止损坏电容器和过补偿过电压。
在集中补偿装置中,加装串联电抗器,限制电容器组合闸涌流,短路电流和抑制高次谐波。
串联电抗器越大,合闸涌流越小,一般允许合闸涌流不超过电容器额定电流的5倍,可选取阻抗百分值为6%的标准电抗器。
正确操作电容器组具体要求如下:(1)集中补偿的高低压电容器组,投入和退出,应根据网络的功率因数及电压变化进行。
当功率因数低于0.8(滞后),电压低于额定值一5%时投入;电压超过额定值十5%,功率固数滞后超0.95以上时退出运行。
(2)当电容器组电流超过1.4倍额定电流,三相平衡相差士5%,电容器温度超过55ⅪC,应将电容器组退出运行。
(3)在变配电站正常停电操作时,应先将电容器组退出母线停运后,再按顺序拉开各路出线断路器。
全站恢复供电时,应先合上各出路开关供电,待负荷上去后,按母线电压和功率因数的高低,决定电容器组的第 2 页共 4 页投运。
否则,因主变、线路空载,电压已超过额定值,又投入电容器组,将造成过补偿。
或投入电容器的合闸涌流与空载变压器、母线电压互感器构成并联振荡回路,发生铁磁谐振,产生高幅值铁磁谐振过电压。
(4)全站事故停电后,必须将电容器组的断路器拉开。
装失压保护,能自动断开断路器装置的,应检查是否已断开。
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投切电容器组时产生的过电压及其防止措施在电网的众多变电所及重要工矿企业的变电所装投并联补偿电容装置,以便平衡无功功率,减少送电线路的无功传送,挖掘输变电设备的容量,提高电压,改善功率因数,降低线损,节约电能,增加用户生产,提高经济效益,因而并联电容器补偿装置在电网中应用越来越广泛。
电容器组具有频繁投切的特点,一天便要投切几次甚至几十次,一年达万次以上,而能适用这种频繁操作的断路器是真空断路器。
目前多数变电站仍使用国产真空断路器频繁投切电容器组,易在电容器侧产生很高的重燃过电压。
为此,结合我站实际分析国产zn-10型真空断路器投切电容器组时产生过电压的原因,并争取相应的防御措施,以杜绝事故的发生,保证电容组的安全运行。
故障情况:国产zn-10型真空断路器由于质量部稳定和安装调整不当,在投切电容器组时,发生多次重燃,引起重燃过电压,其过电压值为额定相电压的3.5倍以上,导致电容器大批破坏。
据系统内一事故通报,hd电网的甲变电所,于1979年7月,用zn-10型真空断路器开断6480千伏电容器组时,造成电容器爆炸事故。
经现场试验,操作4次,a、b两组相各重燃4次,电容器侧过电压幅值为额定相电压的5倍。
乙变电所于1980年9月,用zn-10型真空断路开断5616千伏电容器组时,造成大批电容器损坏事故。
经现场试验,操作35次,重燃4次,电容器侧过电压幅值为额定相电压的4.3倍。
丙变电所于1982年3月,用zn-10型真空断路
器开断6012千伏电容器组时,造成电容器组的破坏事故。
经现场试验,操作35次,重燃2次,电容器侧过电压幅值为额定相电压的3.3倍。
近十几年也相继在多个电网的变电站发生过类似事故。
故障原因:国产真空断路器有一定的重燃率。
在燃的次数越多,过电压倍数也越高。
重燃时,过电压较高的通常不是重燃的,而是不重燃相中的一相。
发生一相一次重燃的较多,这时的重燃过电压倍数一般在3倍以下,不会使电容器发生故障。
发生一相多次重燃或二相多次重燃的亦较多,这时的重燃过电压倍数达3.5倍以上,导致电容器大量损坏。
用zn-10型真空断路器开断电容器组时,产生的过电压主要由重燃引起。
例如某电网对34台zn-10型真空断路器进行现场试验,其中11台断路器无重燃,23台电路器发生重燃,大部分重燃过电压倍数在3以下,超过3倍的约占16%,最大压数达5,导致电容器故障。
经分析国产真空断路器投入电容器组时,产生的最大过电压主要由断路器触头发生弹跳引起。
突围高燃弧性能的要求,使真空断路器的触失结构未用对接式触头,故合闸时一般在不同程度的弹跳现象。
使合闸过电压倍数一般不超过2,超过32倍的几率约为
2%-3%,最大达3,故不威胁电容器的安全运行。
在不同工况下接切电容器组的过电压:
1)合闸过电压
用国产真空电压路器头投入电容器组时,电容器上的电压要过
渡到电网上,这个过渡过程是个振荡过程,因而产生过电压。
该电容器上的残压u。
通过放电线圈很快衰减至零,则在电容器上的最大电压为:
ucm=2ucmsinφ
式中ucm-合闸瞬间电源电压最大值(伏);
φ-合闸瞬间电源电压相位角。
当φ =90度(sinφ =1)即合闸瞬间电源电压为um时,电容器上最大电压ucm=2um即过电压倍数k=ucm/um=2um/um=2.所以正常情况下合闸过电压不超过2倍。
如果合闸时,断路器触头发生弹跳,则过电压倍数会超过2,最大达3,故合闸过电压不会导致电容器故障。
2)分闸过电压用国产真空断路器开断电容器组时,如果断口发生重燃,则会产生重燃过电压。
电容器单相等值电路及重燃波形如下图。
当t=to时,电流i过零电弧燃熄灭后。
若在5毫秒内发生击穿,则
a)电容器单相等值电路;b)重燃波形图
b) e-电源电势;u-电源电压(伏);k-开关;c-电容(微法);
uc-电容器端电压(伏)
图电容器单相等值电路和重燃波形图
不会产生过电压。
若大于5毫秒,小于15毫秒之内发生击穿,则会产生重燃过电压。
当t=t2,时,断口恢复电压达最大值,若断口介质强度不够而被击穿,则产生重燃过电压ucm=3um,即过电压
倍数k=3.电弧的熄灭和重燃不断地重复,会引起更高的过电压。
如当t=t3时再次击穿,则产生重燃过电压ucm=5um,即过电压倍数
k=5(如图b所示)。
如此高的重燃过电压,会导致电容器爆炸或损坏。
限制措施及效果
为了限制接切电容器组时产生的过电压幅值,应争取以下措施1)筛选国产真空电压电路器:在断路器投运前敬告试验筛选,把重燃率高,存在一相多次重燃或二相多次重燃的真空断路器淘汰,在选用重燃率低的真空断路器。
用经过筛选后的真空断路接切电容器电组,没有因过电压而造成电容器的故障。
2)选用不重燃断路器:电容器组选用不重燃断路器,如选用从美国进口的真空高压电路器,从日本和瑞士等进口的sf0断路器,经过现场分合闸试验和实际接切电容器组,说明开断性能良好,都不重燃,没有因过电压而造成电容器事故。
3)装设氧化锌(zn0)避雷器限制操作过电压在真空断路器与电容器组之间装设氧化锌避雷器,可有效地释放过电压的的能量,削减过电压的陡度,能将操作过电压的倍数限制在2.5-3.0以内。
(作者单位:青岛胶南市工人文化宫)。