并联电容器组分闸重燃过电压仿真
10KV投切并联电容器组的过电压分析与抑制
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‘ ｌ Ｏ ｋ Ｖ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 。
图５不同阻尼电阻对 电容器支路 电流 的影响
ｆ ／ 赢
似
电磁暂态程序 的合闸过 电压和分 闸重燃 过 电压仿真结 果显示， 在阻尼电阻等于Ｒ ０ 的１ ／ ２ 时， 电抗器支路 电压、 电容器支路 电压 、母 线电压 、中性点 电压等最小 ：随着阻尼 电阻增加， 电容器 电流 、阻 尼电阻 电流变小，电流有一最小值，达到最小值后，随着阻尼 电阻 增加， 电容器 电流、阻尼 电阻 电流又增大 。可见，对于具体 的并联 电容器组， 阻尼电阻的选取需要具体分析，综合 考虑 限制过 电压 、 过 电流 以及阻尼电阻在暂态过程 中吸收的能量来加 以选择 。
并联补偿电容器的应用
导体、支柱绝缘子、构架等：构成装置的承重体系、电流回路。
添加标题
其他（如电流互感器等）：根据设计需要，作为电容器组内部故障保护的信号监测单元。
添加标题
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第三节 高压并联电容器组常规设计
并联电容器接线方式 电容器组接线方式有星形接线和三角形。 实际运行经验表明，三角形接线的电容器组其损坏率远高于星形接线，爆炸起火的事故大多发生在三角形接线的电容器组。这是因为三角形接线的电容器组当电容器发生极间击穿时，会造成电源的相间短路，较大的短路电流流过故障电容器会造成较大的冲击波而使电容器外壳爆破而起火。而星形接线电容器组，当电容器极间发生击穿不会形成相间短路。即使发生电容器的极间击穿，其故障电流只有电容器组相电流的3倍，比起相间短路时故障电流要小得多。因此，目前高压并联电容器组接线只采用星形接线。
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电网运行电压的允许范围：满足GB12325-1990《电能质量供电电压允许偏差》的规定 。 电容器允许过电压：按右表要求。 电容器额定电压与电网运行电压的关系：国标规定电容器额定电压应不低于该电容器所要接入电网的最高运行电压，还需考虑接入电容器后所引起的电压升高。因此，所选的电容器额定电压应略高于电网额定电压。
温馨提示
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第一节 并联电容器基础知识
并联电容器的作用 并联电容器是一种无功补偿设备。通常（集中补偿式）接在变电站的低压母线上，其主要作用是补偿系统的无功功率，提高功率因数，从而降低电能损耗、提高电压质量和设备利用率。常与有载调压变压器配合使用。
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第一节 并联电容器基础知识
并联电容器的分类
1
按照电压等级
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第二节 并联电容器基本原理及构造
并联电容器的结构 并联电容器主要由芯子、外壳、出线结构进行装配，经过真空干燥浸渍处理和密封即成电容器。
高压并联电容器装置过电压研究及应用EMTPE软件仿真验证
｛ 试验与研究
●■、■■■、 ●■ ■ ■■ ■ ■、 ● 、●●■、■ ■、 ●一 、 ● ＿ ●
｝
高 压 并 联 电容 器 装 置 过 电压 研 究 及 应 用 Ｅ Ｐ ＭＴ Ｅ软 件 仿 真 验 证
ｒｓｌ ｆ ＭＴ Ｅ（ ｌ ｔ ｍ ｇ ｅｉ ｔ ｓ ｎ ＆ ｐ ｗ ｒ ｌ ｔ ｎｃ ） ｉｉ ｓｏ ｎｔａ ｔｅｍａ ｉｇｏｅ－ ｅｕｔ ｏ Ｐ ｅ ｃ ｏ ａｎ ｔ ａ ｉ ｔ ｏ ｅ ｅ ｒ ｉ ， ｈｗ ｔ ｈ ｋｎ ｖｒ ｓ Ｅ ｅｒ ｃｒ ｅ ｎ ｅ ｃ ｏ ｓ ｔｓ ｈ
ｅｔ ｐ ｗ ｒ ｌ ｔ ｎｃ ） ｎ ＆ ｏ ｅ ｅ ｒ ｉ ｅ ｃｏ ｓ
Ｏ 引言
高压并联电容器装置具有简单经济 、 方便灵 活等优点 ， 在无功补偿 中得 到了广泛应用… 。并
联 电容器 投 人或切 除 产生 的暂 态过 电压 会危 害 电 容器 的性 能 ， 般 通 过 并 联 电 容 器 用 （ ｔｌ 引 一 ｍｅ ａ
ｔ ｎｃ） ｏ ｓ ｒ ｉ 软件
中图分 类号 ： Ｍ８ 文 献标识 码 ： Ｔ ６ Ａ 文章 编 号 ： ６ ４ １５ （０ １ ０ －０ １ ４ １ ７ ．７ ７ ２ １ ）５０ ５ － ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｅ ｖ ｌａ ｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｏｖ ｒ ｏ ｔ ｇ ｆＨＶ ｈ ｎ ｐ ｃ ｔ ｒ ａ ｄ Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｖｅ ｉ ｃ ｔ ｎ ｂ Ｓ ｕ ｔＣａ ａ ｉ ｎ ｉ ｌ ｔ ｒｆ ａ ｏ ｙ ＥＭ ＴＰ ｏ ｏ ｉ ｉ Ｅ Ｌ ｈ ，ＨＥ Ｄａ — ｏ ｇ ＩＳ ａ ｎ ｎ ｄ ｎ ，ＣＨＥＮ Ｗ ｅ － ｏ ｎｔ ａ
10kV并联电抗器合闸过电压的计算与分析 (3)
10kV并联电抗器合闸过电压的计算与分析印 华（重庆电力科学试验研究院）摘要：针对某些变电站出现的对10kV并联电抗器进行合闸操作时开关柜发生爆炸的事故，本文分析了并联电抗器合闸过电压产生的原因，并用EMTP对合闸过电压进行了理论计算。
计算结果表明，真空开关合闸时发生弹跳是合闸过电压产生的主要原因，阻容吸收装置对该类过电压有较好的抑制作用。
关键词：并联电抗器；真空开关；弹跳1 前言并联电抗器作为电网的无功补偿设备，对于稳定电压、提高供电质量有着重要的意义。
并联电抗器的投切也是电网中较为频繁的操作。
在投切电抗器的时候通常研究的是分闸时真空开关发生截流、重燃产生的过电压，而对合闸时产生的过电压研究较少[1-3]。
但是在某些变电站，对并联电抗器进行合闸操作时，发生了开关柜爆炸的事故。
为此，笔者专门针对并联电抗器合闸时产生的过电压进行了计算分析。
2 并联电抗器合闸过电压产生原因分析在对电抗器进行合闸操作时，如果断路器触头同期性差，非全相合闸会产生一个电磁振荡过程，在一定的参数情况下还会产生谐振过电压。
如图1所示，A、B、C三相合闸时，如果合闸时间不一致，回路中就会存在电磁振荡的过程，如果电容和电感的匹配，还会产生谐振过电压。
对于某些质量不好的真空开关，在合闸的过程中，开关触头发生弹跳（震动），也会产生过电压。
开关触头的弹跳是指开关的触头发生了一个合上以后又分开，然后又合上的过程，或者持续合上又分开直至完全合上不再分开的过程。
在这个过程中触头分开的距离不大，断口的电弧会发生重燃，截留现象，回路中会产生高频的电磁振荡，产生过电压。
图1 电抗器回路示意图3 计算结果及分析利用电磁暂态仿真程序（EMTP），进行了10kV真空开关对并联电抗器进行合闸操作产生过电压的理论计算。
计算原理如下图所示。
图2 计算模型计算中的主要参数如下：断路器的截断电流为3A；电抗器电感为42.5mL，杂散电容取10PF，配变的入口电容100pF，配变的电感取10mL。
无功补偿电容器组的事故原因分析及对策
２７ ０ 年第３ ０ 期
华 中 电 力
第２卷 ０
无功补偿 电容器组 的事故原 因分析及对策
王 坤， 孙 明 ， 艳 军 李
郑州 ４０ ０ ） ５０６ （ 郑州供电公司 ， 河南
摘要： 了 分析 造成变电站无功补偿 电容器组损坏事故的多种原因， 并根据不同情况给 出了合理的防范措施和对策，０
无功补偿 电容 器组 的事故原 因分析及对策
２０ 年第３ ０７ 期
为保证电容器组的安全稳定运行 ， 可以采取 以下措施 ： ｆ １ ）提高 并联 电容 器组的质量 ， 电容 器组进行 对 严 格 的检测试 验 ， 时发现缺 陷并进 行处理 ， 防劣 及 严
一
暂态 电流 由工频和高频电流组成 ， 幅值远高于工 其
频稳态 电流 ， 合闸涌流的幅值和波形均 随时 间相应衰 减 。 电流在 较短的 时间内会产生 很大热量 ， 而造 该 从
成 电容器组 的损坏 。
设备 ， 重则 破坏建筑 物并 引起火 灾 ， 严重威 Ｊ
电力
系统的安全运行 。 分析变 电站中并 联电容器组 的事故 原 因并提 出预防措施对 保证变 电站甚至整个 电 网的 安全稳定运行具有重要意义。
过 电压 的幅值与 电力系统 的参数 特别是 断路器特性
以及关合 的相角有很大 的关系 。 在不利的情 况下所引 起的操作 过电压倍数会很大 ， 严重时会造成某个 电容 器介质击穿『 多组电容器并联运行时 ， ｌ Ｊ 。 只要 其中有 一
的电容器漏油 、 鼓肚 、 炸等事故 。 爆
２ 抑 制 电容器组 损坏 的有效 措施
质电容器组投入运行 。
（ 采用定值合适 的电容器保护装置 、 ５ ） 避雷器及其
并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理1(精)
论文题名：并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理学校名称：指导教师：学生姓名：学号：专业：电力系统自动化入学时间：并联电容器补偿分析和在异常工况下的故障分析与处理[提要] 针对电容器补偿原理及方法对系统异常运行工况下电容器发生故障的原因进行分析，并提出处理对策。
关键词电容器补偿异常运行故障分析保护措施并联电容器(以下简称电容器)是目前使最多的一种无功功率补偿装置。
近年来，随着电网的高速发展，电容器及其无功补偿成套装置投入电网运行已越来越多，但运行经验表明，除电容器本身缺陷会引起事故外，系统不正常运行工况也会引起事故的发生。
特别是电容器爆炸起火恶性事故的发生，将严重威胁着变电所的安全运行，这对目前无人值班变电所综合自动化提出了新的课题。
本文针对电容补偿的原理及计算方法进行阐述和补偿系统在异常运行工况下lOkV电容器发生故障的原因进行分析，并提出对策。
一、电容补偿电路原理和计算(一)补偿电路原理…交流电力系统需要电源供给两部分能量：一部分用于作功这部分电能将转换为机械能、光能、热能和化学能，称为有功功率；另一部分用来建立磁场，用于交换能量使用，它由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗；称为无功功率。
在电力系统中，除了负荷需要无功功率以外，线路的电抗和变压器的电抗也需要无功功率。
图 1一1 电力负荷的功率三几角由上可知，电力负荷一部分是感性的，需要电源供给无功功率为Q，当加装容量Q的电容补偿装置以后，其功率三角形如图1—1所示，使由电源输出的无功功率减少为Q，功率因数由cosφ提高到cosφ/，视在功率S/也较原来S要小。
电容器的补偿作用可以用电流的关系来加以说明。
电力负荷的总电流I可以分为有功电流IR和无功电流IL. 以端电压U为基准，有功电流IR与电压U的向量相同，无功电流IL比电压U落后90。
，如图1—2所示。
当电容器接入电网时，流入电容器的电流Ic比电压U超前90。
10 kV真空开关柜操作过电压问题及对策探讨
10 kV真空开关柜操作过电压问题及对策探讨作者：王永春来源：《科技资讯》2014年第11期摘要：在对10 kV真空开关柜操作过电压产生的原因进行简单阐述后，从开断配电网负载的操作过电压、开断感性负载的操作过电压、开断容性负载的操作过电压等方面，对10 kV 真空开关操作过电压的抑制方法对策进行了探讨。
关键词：10 kV开关柜真空开关过电压抑制中图分类号：TM561.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0098-01随着现代电力工业的进一步发展和用户供电服务要求的进一步提高，对10 kV配电开关设备运行的安全性、可靠性、智能自动化等技术水平也提出了更高的要求。
在10 kV配电系统中，配电设备的过电压故障较为常见，主要表现为大气过电压（雷电）和操作过电压两方面，会造成配电设备发生烧损、冲击破坏等，直接影响到配电设备供电的安全可靠性。
1 10 kV真空开关柜操作过电压产生的原因由于真空开关柜具有占地面积小、操作简单、安全可靠性较高等优点，在10 kV配电网系统规划设计中得到优选使用。
真空开关柜既可以安装在变配电中心用作出线控制开关使用，同时也可以安装在用户端用作终端控制开关。
因此，10 kV配电系统中真空开关需经常开断各种配电网、电容器、电机等阻性、容性或感性负载。
10 kV真空开关设备由于其自身具有较强的灭孤能力，因此在开断感性负载过程中，势必会产生截流过电压、多次复燃（重燃）过电压和三相不同步开断引起的过电压，也就是说10 kV真空开关在操作过程中可能产生的高幅值、高频率的操作过电压，这些操作过电压强大的冲击和破坏作用，对10 kV配电系统及电器设备均是有害的，尤其是复燃（重燃）和重击穿条件下产生的高率操作过电压对10 kV开关柜中的线圈类电器设备，如电抗器、互感器等产生的危害非常大，会引起设备产生损坏等问题，严重威胁到整个10 kV配电系统运行的安全可靠性，因此在系统规划设计、选型使用等过程中，必须采取合理的技术措施予以限制，确保系统安全可靠、节能经济的稳定运营发展。
并联电抗器操作过电压分析及处理措施
并联电抗器操作过电压分析及处理措施发表时间：2018-06-19T10:50:35.420Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：罗曼迪1 张红东2[导读] 摘要：近年来浙江220kV变电站发生了多起低压并联电抗器投切时引起操作过电压，导致设备绝缘损坏的事件。
（1.中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司浙江杭州市 310012；2.杭州鸿晟电力咨询有限公司浙江杭州市 310012）摘要：近年来浙江220kV变电站发生了多起低压并联电抗器投切时引起操作过电压，导致设备绝缘损坏的事件。
本文通过探究低压并联电抗器投切时产生操作过电压的机理，分析了各种抑制措施的效果，并对改造和运维提出建议。
关键词：并联电抗器；操作过电压；0.引言近年来浙江变电站投切并联电抗器回路操作过程中发生多起过电压，造成如开关柜炸裂、所用变烧毁、主变出口短路等事故，并引起母线失电、全站交流失电等更加严重的扩大事故。
因此投切电抗器回路时引起的操作过电压对设备绝缘的事故已经是一个不能忽视的问题。
开断并联电抗器过电压机理分析经过多年的探索，国内外学者对于断路器分断小感性电流负载操作过电压的过程、机理、成因已达成一些基本共识，即：断路器分断感性负载时会产生三种形式的操作过电压：截流过电压、多次重燃过电压以及三相同时开断过电压（虚拟截流过电压）。
断路器首开相的复燃对负载侧能量是补充而不是释放，产生电压级升效应，导致复燃连续发生首开相复燃。
暂态电流叠加到后两相电流上，引起后两相电流出现高频过零熄弧，引发等效截流，引发猛烈过电压（对电抗器是截流，对于开关是高频电流过零熄弧）。
等效截流时电抗器电流均在100A以上，引发极其猛烈的过电压，理论峰值可超700kV，由于避雷器及断口击穿限制，实际过电压强度：并抗侧相对地过电压：100kV（避雷器操作波水平）；并抗侧相间过电压：200kV左右（2倍相对地过电压）；电抗器匝间过电压：150kV左右。
母线侧（空母线）相对地过电压：100kV左右，相间过电压在200kV左右。
泉城1000kV变电站并联电容器组断路器选相控制器配置及二次接线
泉城1000kV变电站并联电容器组断路器选相控制器配置及二次接线摘要：交流特高压变电站三次侧无功补偿专用断路器动作次数多、关合涌流高、开断电流大，若断路器投切时刻选择不当将产生较大的涌流冲击、重击穿现象破坏设备绝缘，导致事故发生。
选相控制器是一种智能型控制设备，能够选择在暂态冲击最小时刻投切断路器。
本文通过分析并联电容器组投切的暂态过程，得出断路器最佳合分闸时刻，再结合泉城1000kV变电站扩建工程，对其电容器组保护屏中采用的ABB公司Switchsync PWC600选相控制器控制策略、功能配置及二次接线进行分析，为后续工程起到示范性的作用。
关键词：选相控制器；交流特高压；并联电容器；合闸涌流；过电压1. 引言由于特高压线路的充电功率大，随着系统运行方式的改变，线路潮流在较大范围内发生改变，因而特高压输电系统中的无功盈亏有较大幅度的变化，需要足够的无功调节手段，当前通过特高压变电站三次侧自动投切的电容器和电抗器加以调节是无功调节中的一种常用手段。
通常特高压变电站电容器组电压较高、容量较大且投切频繁，若电容器组专用断路器投切时刻选择不当将产生较大暂态涌流冲击及过电压，将危及电力设备安全，并且大大降低专用断路器的使用寿命。
大量研究表明，电容器组投切的暂态特性与断路器合分闸时系统的电压、电流初相角有关，通过控制断路器合分闸时参考电压或电流的初相角，不仅能够有效地削弱相关电磁效应，而且可以省掉合闸电阻等辅助设备，降低系统成本。
针对这类情况，选相合闸控制器，一种用于断路器合分闸相位控制的智能型开关装置已逐渐走向实用化，在特高压变电站中得到了广泛的应用。
选相控制器是一种实现断路器在分、合闸操作时定相位控制的智能型控制设备。
相较于传统断路器测控装置采用随机分合闸命令的不同，选相控制器在断路器合闸操作时，可以选择暂态冲击最小的相位，以抑制合闸过程中的涌流冲击和暂态过电压；在断路器分闸操作时，能减少分闸过程中断路器的重燃电弧、重击穿过电压次数，延长断路器设备的维护周期和使用寿命。
基于电力电容器过电压分析与仿真——由并联电容器内部元件故障引起的过电压分析
基于电力电容器过电压分析与仿真——由并联电容器内部元件故障引起的过电压分析摘要：作为电力系统中最主要的无功补偿装置，电力电容器故障频发给生产生活带来诸多的不便，其中，最主要的故障是电力电容器运行过程中所承受的异常过电压。
因此，为减少故障，提高电网运行的可靠性，对电力电容器过电压的分析研究显得尤为重要。
本文结合电容器运行故障的具体情况，对造成故障的原因进行了详细的分析，对电容器内部电容元件击穿所导致的过电压情况进行研究，推导出完好相和完好电容元件所承受的过电压并对典型故障情况进行仿真。
关键词：并联电容器组；过电压；桥臂故障绪论近年来，电网中个别变电站中电容器组烧坏的情况时有发生，严重时会发生爆炸事故。
此类的事故对电网的安全运行构成较大威胁，同时给国家的经济发展带来巨大损失。
因此，探究电力电容器损坏的原因、损坏原理以及提出相应措施对电力系统的经济效益和安全运行都有重要意义。
1.国内外研究现状目前国外以并联电容器为无功平衡和电压支撑、提高配电网功率因数的备用设备。
从二十世纪末至今，国外多数国家采用分体式电容器组成电容器组投入运行，而采用集合式电容器组则较少。
国内的研究主要针对个别站或特定的问题，例如电容器的保护熔丝特性的选择、保护动作原因的分析、谐波对电容器的影响、电容器的维护建设等。
一些电容器相关厂家主要研究电容器材料、设计、散热以及生产工艺等制造方面的问题，而对产品的运行条件没有提供足够的重视。
而用户主要是针对使用条件、事故分析等方面开展故障原因分析，制定反制措施。
2过电压理论分析2.1导致电容器故障的原因电容器的实际使用寿命是用户和制造商所关心的问题。
根据国家标准，电容器制造厂应按照90%的产品能可靠运行20到30年的要求进行设计和生产。
只有在国家标准和技术规定的条件下得到正确使用，电容器才具有较高的可靠性，并达到其预期的使用寿命。
并联电容器补偿装置的使用寿命与电容器本身的制造水平、使用条件有关，电网的运行参数、运行状态也对电容器有着一定的影响。
断路器均压电容爆炸原因的仿真分析与研究
断路器均压电容爆炸原因的仿真分析与研究周莉1, 童雪芳2，文习山2，鲁海亮2【摘 要】针对某变电站断路器均压电容器在正常操作情况下发生爆炸的事故提出了用ATP 仿真程序模拟该过程，来确定故障原因的方法。
通过自动暂态控制开关（TACS ）编程实现了对断路器重燃过程和电容器击穿过程的模拟，对提出的三种故障可能原因分别进行了仿真，得到了与故障录波图吻合的仿真波形图，从而确定出故障的真正原因是并联均压电容本身的绝缘存在缺陷，没有承受住正常的操作过电压而发生多次击穿引起的。
【关键词】均压电容器； 爆炸； ATP 仿真； 重燃中图分类号：TM864 文献标识码：A 文章编号：1003-6520（2005）09-0034-04 引言电力系统规模越来越大，结构也越来越复杂，这样的大系统在发生故障时往往很难分析原因。
以前故障分析手段主要是依靠试验数据、运行经验配合理论分析，大致得出故障原因[1－3]。
通过这样的分析方法得出的结论不够直观，从而影响了其可信度和说服力。
本文借助ATP 仿真软件[4]用仿真方法对某变电站断路器并联均压电容发生爆炸的过程进行模拟，重现了大致故障过程，得出了与现场故障录波器得到的故障录波图一致的仿真波形图，从而验证了对故障原因的推断。
这种方法得到的结果非常直观，从而大大增加了故障原因推断的可信度和说服力。
1 事故概况2005年1月，在某500kV 输电线停电操作过程中，当断开该线一端A 站＃5022开关后，随即该线另一端的变电站内＃5053开关C 相线路侧并联均压电容发生爆炸脱落，并产生燃烧，爆炸碎片击中＃5053开关C 相CT 和5053C 相开关至5032C 相刀闸间支柱瓷瓶，使C 相CT 磁套破裂漏气和支柱瓷瓶严重损坏。
事故前，＃5052、＃5053和＃5021开关均已正常开断。
系统接线示意图如图1所示。
2 事故原因初步分析B 站5021开关系统电源系统电源A 站经调查，C 相两只均压电容均损坏，停电操作过程属于正常操作程序，从A 和B 两个变电站的电压录波图可以看出，A 变电站＃5022开关操作前线路上电压处于正常状态，＃5022开关断开后，A 、B 两相线路上电压变化不大，C 相线路上出现了一个电压过冲（脉冲），随即有一定程度的下降，而后又继续振荡上升，直到接近额定电压的1.5倍。
真空开关投切电容器组重燃问题探讨
压 电器 ０ ３ ２０ ．
［】 ２陈锦 清， 李端 姣． 真空 断路 器投 切电容器 组试验验 证［ 广东 电力，０ ２ Ｊ １ ２０ 码 Ａ Ｍ
文章 编号 １７ —６ １（ １）１－ １３０ ６３９ ７一２ ２ ０４— １ ０ ０１
在供 电系统 中，电能损耗等多种原因使供 电电压不正常 ，为了维持 电压 与功率 因数 ，减少功率 损耗 ，常需要采 用无功补偿 的方法来 维持 电网的正常工作电压 ， 保证供 电质量。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 ，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。
振 动引起灭 弧室 内 微 粒释放所 造成的 ，用微粒击 穿理论对 真空开关 在投切 电容器组实验 过程 中发 生的各种 现象进行 了解 释 ，并 总结 了真 空开关在投 切电容器 组时发生 重燃现象 的特点 。最 后提 出了提高真 空开关投切 电容器组 可靠性应 采取 的措施 。
关键 词 真空开 关 ；投切 电容器组 ；重燃问题
差 的 控制 失 控 有关 。
２ 从 投切 电容器 组 的过程 分析 发 生重燃 的原 因 １ 活动性微粒 的存 在与管子的真空度 、管子 的结构 、 ） 触头 材料的 性 能是没有直接关系的 ，它的掉落具有偶然性 ，引起放 电的时间也是短
暂 的。因此 ，可 以确定 ，真空开关在投切 电容器组时的重燃现象是分闸 操作 中的机械振动引起灭弧室内的微粒释放所造成的击穿所致 ，重燃概 率 的高低仅与管 内存在微粒的多少有关 ，且随着系统电压 的增加 ，投切 电容器组 时发生重燃的可能性会 明显增加 。灭弧室投切电容器组 的性能 与其短路开断性能之间没有直接的关 系，其性能与灭弧室的设计参数 、 零件表面光洁度 、灭弧室的清洁度及其制造工艺密切相关 。 ２）电容 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 １ ２ １ 最大需要承 受２ 的正常线路 电压 ，这是 比一般的开断过程要严酷 的地方。 倍 ３）电压击穿主要有两种方式 ：场致发射和微粒击穿 。在真空中场致 发射导致的击穿时间非常短 ， 一般不超过 ｎ 秒 ， 毫 这与在切合电容器组时 观察到的延时几十毫秒才击穿的现象不符 ，因此，可以排除 由 于场致发射 导致重燃 的可能。真空灭弧室在制造过程中要保证灭弧室 内部的真空度 ， 必须保证灭弧室内的清洁，但不可避免灭弧室内部总会有各种微粒 ，电极 表面总会粘附有一些小质点 ，零件总会有一些毛刺 ，灭弧室在装配过程 中 总会带进一些油污、汗渍 、棉纱纤维，这些微粒在 电场的作用下会附着电 荷 ，并可能在开关的动作过程中被释放而产生运动 ，具有一定的动能，如 果 电场足够强 ，微粒的直径和质量又合适 ，在穿过间隙到达另一 电极时已 经具有很大的动能 ，在与另一电极碰撞时 ，动能转变为热能 ，使微粒本身 蒸发变成蒸汽扩散 ，使局部的粒子密度迅速变大 ，这些粒子又与场致发射 的电子产生碰撞游离，最终导致间隙的放 电击穿 。
基于MATLAB的电力系统内部过电压仿真分析
基于MATLAB的电力系统内部过电压仿真分析张景轩哈尔滨理工大学电气与电子工程学院 黑龙江 哈尔滨 150080摘 要 电力系统的安全运行在特高压电能传输过程中占有重要地位。
由系统内部故障或开关操作引发的过电压称为内部过电压，它会严重破坏电力系统的安全稳定运行。
系统内部过电压包括暂时过电压和操作过电压，本文利用MATLAB的Simulink仿真软件，建立工频过电压、空载线路合闸过电压和空载线路分闸过电压三种内部过电压形式的等值仿真电路，通过观察不同线路长度下的波形，找到高效抑制工频过电压的方法，并得出相应的结论。
关键词 电力系统内部过电压；工频过电压；空载线路合闸过电压；空载线路分闸过电压；MATLAB；SimulinkInternal Overvoltage Simulation Analysis of Electric Power System Based on MATLABZhang Jing-xuanSchool of Electrical and Electronic Engineering, Harbin University of Science and Technology, Harbin 150080, Heilongjiang Province, ChinaAbstract The safe operation of electric power system occupies an important position in the process of ultra-high voltage electric energy transmission. The overvoltage caused by the internal fault or switching operation of the system is called internal overvoltage, which will seriously damage the safe and stable operation of the electric power system. The internal overvoltage of the system includes temporary overvoltage and operating overvoltage. This paper uses the Simulink simulation software of MATLAB to establish the equivalent simulation circuit in three forms of internal overvoltage: power frequency overvoltage, no-load line closing overvoltage and no-load line opening overvoltage, and find an efficient method to suppress power frequency overvoltage by observing the waveform under different line lengths, and obtain corresponding conclusions.Key words electric power system internal overvoltage; power frequency overvoltage; no-load line closing overvoltage; no-load line opening overvoltage; MATLAB; Simulink引言在长线路电能传输中，为提高传输效率，降低传输损耗，目前应用最多的就是特高压电能传输。
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绝缘设备，影响电网运行可靠性。 并联电容器组操 并联电容补偿装置组进行分闸重燃仿真，通过对各
作过电压的危害总的来说主要是损坏并联电容器 测量点电压的比较， 证明模型的正确性和实用性，
组的设备，持续的过电压会大大降低电容器装置的 并选定合适的避雷器限制其过电压。
寿命，严重的操作过电压会破坏电容器的对地绝缘 或发生极间击穿，使电容器装置不能正常运作，进而
式(1)中，Um 为系统最高电压。 由表 1 可以看出，正常分闸和在电压波谷时发 生重燃的情况下， 电容器组各点电压基本相同，过 电压值均在允许范围以内。 而如果在电压峰值时发 生单相或两相重燃， 则会出现非常严重的过电压。 如 B 相对地电压达到 9.322 p.u.，C 相对地电压达到 9.046 p.u.，中性点电压 达到 7.7 p.u.，其中两 相重燃 还会引起 AB 相间和电容器极间出现较高过电压。 通过上述分析可以证明该模型中断路器动作 时间设定为：A 相 0.02 s 分闸，0.073 35 s 合闸；B 相 0.066 82 s 分闸，0.119 99 s 合闸；C 相 0.079 84 s 分 闸来模拟重燃过电压较为合理，此时将出现可能发 生的最大过电压值。 在对下文并联电容器补偿装置 的分闸重燃过电压仿真中将采用这种模型。
参数设定为：母线电压 35 kV，频率 50 Hz；电容 器额定电容 16.77 μF/相；电抗器额定电感 67.11 mH。
A 相电压在 20 ms 时达到峰值 35 kV， 若 A 相 在 20 ms 断开，则电流在 0.023 35 s 过零。 由于重燃
第 47 卷 第 12 期
一般发生在分闸后 40～100 ms， 所以重燃时间应在 0.06~0.12 s 之间。 A 相电压在重燃发生时间区间内 第一次达到峰值的时间为 0.073 35 s， 因此假定 A 相在 0.073 35 s 时 发 生 重 击 穿 ；B 相 电 压 在 重 燃 发 生时间区间内第一次达到峰值的时间为 0.066 82 s， 假 定 B 相 分 闸 时 间 为 0.066 82 s；C 相 电 压 在 重 燃 发生时间区间内第一次达到峰值的时间为 0.079 84 s， 假定 C 相分闸时间为 0.079 84 s。 作为比较，设定另 一组分闸合闸时间为各相电压波谷的时刻：A 相在 0.083 35 s 合 闸 ，B 相 在 0.076 83 s 分 闸 ，C 相 在 0.089 84 s 分闸。
重燃情况
相 地 间 电 压 /V
相 间 电 压 /V
电容器极间电压/V 中性点电压/V
A相:0.02 s 分闸
A相 -816 60 AB -931 57 A相 -393 73
B 相:0.066 82 s 分闸；
B相 1.069 3×105 AC -931 57 B相 537 85
531 48
C 相:0.079 84 s 分闸.
1 并联电容器重燃过电压分析
牵连和破坏系统中的其他设备，影响电网的正常运
并联电容器的操作过电压主要指分闸重燃过电
压，合闸时一般不会产生威胁电容器绝缘的过电压。
收稿日期：2011-08-15； 修回日期：2011-09-21
基 金 项 目 ： 教 育 部 留 学 回 国 人 员 科 研 基 金 项 目 (教 外 司 [2008]890) ；陕 西 省 教 育 厅 专 项 科 研 计 划 AB -1.522 1×105 A相 B相 3.082 9×105 AC -1.430 6×105 B相 C相 2.991 4×105 BC 1.260 9×105 C相 A相 -815 62 AB -931 58 A相 B相 -969 78 AC -931 58 B相 C相 -878 37 BC 681 97 C相
ZHANG Sen-feng，SHANG Li-qun
（School of Electrical and Control Engineering, Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China）
Abstract: Shunt capacitor banks are widely used in power grid for reactive power compensation. However, the operating overvoltage caused by frequent operation of shunt capacitor bank would damage the insulated equipment and decrease the reliability of power system. The operation overvoltage on shunt capacitor bank is mainly referred to the restrike in switching-off action, while switching-on action usually does not generate the overvoltage which harms capacitor’s insulation. In this paper, a model is designed by adding a normal closed breaker for simulating the overvoltage due to switching off shunt capacitor bank by a vacuum circuit breaker, and the restrike overvoltage is calculated with the model. Moreover, the effect of limiting restrike overvoltage on shunt capacitor bank by using an MOA arrester is simulated. Simulation results show the proposed method is feasible. Key words: shunt capacitor bank；restrike overvoltage；MOA arrester
Project Supported by Returned Coverseas Students Research Found of Minisity of Education (Division for Foreign Education[2008]
890)， Special Research Projects of Shaanxi Provincial Department of Eduation(09JK581).
开关重燃是在开关分闸后，断口绝缘强度尚未 完全恢复，同时，开关的断口电压上升到较高值而 造成的开关断口电弧重燃。 开关重燃相当于是一次 带初始条件的合闸[11]。 所以假设在重燃时刻，电容器 组通过电弧与系统重新连接，模型设定为断路器在 重燃时刻重合闸。由于电容器在开关闭合后 t=3RC= 1 ms 即完成充电，所以可以假定电容器组投入系统 后即变为稳态。 简化模型见图 1。
C 相 434 27
BC 681 96 C相 537 85
单相重燃
A相:0.02 s 分闸,0.073 35 s 合闸； B 相:0.066 82 s 分闸； C 相:0.079 84 s 分闸.
A相:0.02 s 分闸,0.083 35 s 合闸； B 相:0.076 83 s 分闸； C 相:0.089 84 s 分闸.
关键词： 并联电容器； 重燃过电压； 金属氧化物避雷器
中图分类号： TM866
文献标志码： A
文章编号：1001-1609（2011）12-0001-05
Simulation of Restrike Overvoltage Due to Switching off Shunt Capacitor Bank
设备，影响电网运行可靠性。 并联电容器的操作过电压主要指分闸重燃过电压，合闸时一般不会产生威胁电
容器绝缘的过电压。 通过分析重燃过电压产生的原因，提出了通过增加一套常闭断路器来模拟开断并联电
容器组时重燃过电压的仿真模型。 利用所提出的仿真模型计算重燃过电压，并使用氧化锌避雷器限制并联
电容器组分闸重燃过电压，仿真结果表明，所提出的模型是正确的。
3 SVC 滤波支路中重燃过电压仿真
操作并联电容补偿装置，应采用开断时不重击
研究与分析
张森峰，商立群. 并联电容器组分闸重燃过电压仿真
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正常分闸
表1 不同分闸条件各测量点电压
Tab. 1 The voltage at every measuring points in different opening conditions
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第 47 卷 第 12 期 2011 年 12 月
High Voltage Apparatus
Vol.47 No.12 Dec. 2011
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研究与分析
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并联电容器组分闸重燃过电压仿真
张森峰， 商立群
（西安科技大学电气与控制工程学院， 西安 710054）