摘要：通过对某变电站35kV并联电抗器回路投运过程中产生的过电压的原因进行分析，并提出相应的防范措施。
关键词：真空断路器；并联电抗器；过电压
一．问题的发现
220kV香格里拉变35kV采用固封式真空断路器，在冲击投运过程中发现以下问题：
（1）35kV电抗器组断路器在分、合闸时响声明显大于电容器组，且开关柜有轻微震动。
（2）35kV电抗器组断路器在分闸时伴有明显弧光；后经开柜检查发现下隔离开关（电抗器侧）触头相间有放电痕迹。
（3）35kV电抗器组断路器在分、合闸时，电抗器组避雷器计数器均动作。
二．过电压的产生原因分析
（1）合闸时产生的过电压。在真空开关合闸时，由于开关动、静触头间的间隙逐渐变小，在两触头正式接触之前，两触头之间的间隙被击穿，产生高频电压，当高频电流过零点时又被断开，这时就会产生高频过电压，但是由于两触头间的间隙正逐渐减小，这种过电压在逐渐变小，不会产生太高的电压，一般只有额定电压的3～4倍，所以其危害性不算太大，对电气设备的绝缘性能和操作人员的安全不会构成危害。
（2）分闸时产生的过电压。在操作真空开关分闸时，由于真空开关内的真空度相当高，所以其灭弧能力相当强，在电弧电流尚未过零时，电弧就被强行熄灭，但由于真空电弧与其它介质中的电弧，在表现形式和特性上有着本质的区别。在气体电弧中，触头间存在大量的游离气体，触头刚分离瞬间，在极高电场作用下，气体发生电离，成为导体，形成较大的电弧。而在真空开关中，由于真空度很高，触头间的残存气体非常稀薄，几乎不起作用，在动静触头刚分离时，只能是由触头材料本身产生的金属蒸气电离后，使触头间隙击穿，形成真空电弧，这种真空电弧电流值相当小，当它被突然切断时，如果所带负载又为感性负载（如电抗器等），负载上的剩余电磁场就会产生反向过电压，也可称为截流过电压。这种过电压值可以达到额定供电电压的十倍左右。这种过电压对电网电压的波动及负载、开关、电缆的绝缘、操作人员的安全都有一定的危害。
三．操作过电压的防范措施
经现场实地察看，结合工程实际，最终提出两个解决方案：
方案一：将35kV电抗器回路真空断路器更换为SF6断路器。目前省内外500kV变电站35kV侧无功补偿回路普遍采用SF6断路器，运行正常。故本工程35kV电抗器回路可考虑取消柜内的真空断路器，在户外装设SF6断路器，既能满足高海拔对外绝缘的要求，SF6断路器投切感性负荷的性能又优于真空断路器，通常其过电压倍数低于2.5。
方案二：真空断路器加装阻容吸收器。分闸时产生的过电压由于与动、静触头间金属蒸气的多少有关系，也就是与真空开关动、静触头的材质有关系。真空断路器要求选用低截流值和低重燃率的触头，建议截流值不大于5A。
另外在断路器回路电抗器侧并联阻容吸收器。当电抗器被切断时，电感线圈中储存的磁场能量一部分转化成电场能量储存在电容器中，另一部分被电阻消耗，转化成热能。这种过电压保护器能够抑制多次复燃和三相同时开断的产生，过电压抑制效果较好。阻容吸收器的参数按截留过电压不超过2倍的原则来选择阻容吸收器的电容。考虑到电容值越高，截流过电压振荡频率越小，限制过电压的能力越强，且引起的增加投资不大，但电容值过高，又会增加35kV系统的单相接地电容电流。因此目前国内生产的35kV阻容吸收器普遍采用的电容值为0.05~0.1μF。阻容吸收器的电阻可以阻尼截流过电压的振荡，减小过电压的陡度。同时可以减小开断电抗器时出现在阻容吸收器中的涌流。一般来说，电容越大，电阻越小，通常选取电阻值为100Ω。
装设阻容吸收器后，原有避雷器不可取消。避雷器用于限制过电压幅值，阻容吸收器用于降低过电压的幅值和频率。
装设阻容吸收器后，正常运行时阻容吸收器流过的电流为：
有功功率损耗：
无功功率损耗：
电抗器容量10MVA，无功损耗比例为
参考文献：
[1]杜宁、关永刚、张景升、牛继荣、姚树华、徐国政，40.5kV真空断路器开断并联电抗器的过电压防护，高电压技术，第36卷第2期2010年2月28日
[2]王卫东、肖全兴，真空开关操作过电压的产生及防范，机电安全，2003年34（4）期
[3]张静波、顾正纲，真空断路器开断并联电抗器的保护措施——阻容吸收器，黑龙江科技信息，2009年12期
论文作者:马国平
论文发表刊物:《电力设备》2019年第2期
论文发表时间:2019/6/5
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