3.国网天津检修公司 天津市 300232）
摘要：在并联电容器中进行安装真空断路器，极易导致在进行合闸投入时发生过电压故障，进而致使部分有关的设备受到一定程度的损坏。基于此，本文通过对真空断路器投入并联电容器的过电压及防护进行研究分析，并根据分析结果以及笔者多年的工作经验，提出几个有效的措施以及建议，从而为今后的人们提供有效的参考资料。
关键词：真空断路器；并联电容器；过电压；防护；分析
前言
为了可以让电网内部的无功功率得到有效的补偿，可通过应用并联电容器，从而可以进一步增强电力系统当中的功率，进而能够极大地有效改善电网的电能质量。但由于在进行应用真空断路器实施并联电容器投切的过程中往往会发生过电压现象，从而导致影响到电网的运行中的稳定性[1]。所以，对合闸时过电压发生的原因进行探究与分析是非常必要的，从而能够采取有效的措施进行改进。
1.分析真空断路器投入并联电容器的发生过电压问题
1.1过电压现象
在电力系统的运行的过程中，电容器能够对系统起到无功补偿的功能，进而可以增强电力系统当中的功率因数以及电压数值，从而大大减少线路运行中产生的损耗。另外，为了能够有效把控电容器，则必须要在并联电容器当中介入真空断路器实施投切操作[2]。但因电力系统的容量逐渐变大，致使并联电容器的实际容量也随之变化而不断增大，进而致使操作人员需要对电容器进行比较多次数的操作。在进行使用真空断路器介入并联电容的过程中，电容器就会出现过电压现象，进而对电容器的安全产生不良的影响。现结合某一个电站系统为典型案例进行分析，该电站在实施电容器的支路开关合闸的过程中就发生了开关柜被母线侧闸刀三相静触头实施放电的状况，进而致使开关柜内部的支柱瓷瓶遭受到严重的损害。这个系统运行截至目前为止，已经进行投切高达几百次，但均由于投入电容器出现比较高频率的跳闸故障，每一次出现故障均致使电容器的开关间隔产生闸刀支柱瓷瓶出现烧损的现象。随后将这个电容器的支路开关替换成其他类型，不同型号的开关，其还是再次出现过电压故障。因此，由此可以看得出，故障出现的那一瞬间，母线侧闸刀静触头也会同时产生对地闪络问题。除此之外，过电压故障的发生存在有一定的随机性，而其发生的原因与开关的具体型号未存在直接的联系。
1.2过电压产生机理
致使真空断路器在进行合闸的时候产生过电压状况，其发生的原因与电容器上的电压不能够进行突变以及系统中的电压值快速降低有一定的联系。在过电压产生的过程中，断路器内部的动、静两个触头之间的间隙将慢慢地缩小，绝缘的强度也随之变化而逐渐往下降。当两者间的绝缘强度大小小于触头间电压值的时候，就会发生击穿现象，并且还有可能会产生持续电弧以及火花，人们这一现象称为预击穿，回路在触头未进行接触之前就已经接头完毕[3]。当碰撞完成接触行为之后，在触头间强烈的力量的作用之下，动触头极易发生被推开的状况，人们将这一现象称作是合闸弹跳现象，若是产生的现象情况比较严重的时候就会发生4至5次左右的弹跳。对于电压等级小于40.5kV的真空断路器，其产生的弹跳时间必须要限定在2ms以下的范围。但事实上，因触头的是使用材料以及具体的装备操作技术与合闸的实际速度等各种因素均不一致，因此，合闸产生弹跳现象时，其时间一般维持在2至5ms的范围之健之间。另外，合闸时间各不一致的状况下，电压的相位、回路电流、变化趋势三者所出现的变化也是不尽相同的。在进行合闸的那一个时间段，若是电流的数值大小不过零，就算是发生弹跳状况仍然可以对触头间的电弧进行维持，所以可以有效防止回路出现过高的过电压。但是还有一种情况，那就是在进行合闸的那一个时间段的电流即将准备过零，这个现象一旦出现弹跳问题就致使电弧遭到熄灭。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这时候，在断路器所产生的截留作用之下，电容器支路内部的一些杂散的电容所贮存的能量就会和串抗线圈内部存在的磁场能量发生激荡状况，进而致使回路中出现电容、电弧二者互相产生充放电的状况，最终致使回路出现高频震荡以及恢复电压。而一旦出现恢复电压，就会致使端口对电弧进行击穿，使得电弧出现复燃现象。通过比较多次数的电弧复燃现象，就会致使回路内部中的电压级极大增高。直到触头间的绝缘强度恢复到适合的数值，触头间的电弧才会重新点燃。所以，过电压现象的发生出具有一定的随机性，并且这一现象的出现与合闸瞬间的随机性有密切的联系。这就说明了替换真空断路器也不能够有效避免过电压的发生。
2.预防真空断路器投入并联电容器的过电压产生的措施
2.1安装避雷器
根据分析结果可知，合闸在弹跳时互相过电压现象在一定程度上与杂散电容间、电抗器二者的谐振的产生有一定的两下。因此，进行加装避雷器可以有效一直两者间的谐振作用。在加上避雷器拥有花费低、体积小以及安装方面的优势，从而使其能够在变电站中得到了全面的普及[4]。在进行仿真分析的时候，若是使用电压值为17kV的避雷器，其在进行持续运转的过程中电压最高能够达到13.6kV的电压值。在避雷器所产生的限制作用下，就算是变电站系统中的电容器支路的三相全部产生过电压现象，但是母线电压依然处于限制的状态。因此，通过利用避雷器在串抗上进行安装，可以防止断路器合闸影响到母线电压。并且由仿真分析结果可知，利用避雷器接入串抗之后，电容器当中支路的三相的电压值最高能够达到25kV左右。所以，经过利用避雷器，可以有效控制合闸弹跳和重燃发生的过电压现象。
2.2安装过电压保护设备
在进行电容器投入的时候，回路产生的过电压问题将会出现在其进行过渡的过程当中。因此，利用过电压保护设备，可以进一步加大回路衰减的系数，从而减小回路的过电压产生幅值。总的来说，就是进行安装使用L-R过电压保护设备，可以通过利用电阻、电感元件等零件对电容器起到保护的作用。安装该设备之后，若是支路出现合闸弹跳、重燃等状况的时候，这个设备就可以在电容器的两端之间产数值比较大的电压，进而可以让电容器闭合。所以，在回路当中安装过电压保护设备，可以有效避免出现过电压的现象。
2.3安装RC保护器
利用RC保护器接入到电容器的支路当中，能够产生对电压能量进行吸收以及对过电压陡度进行抑制的作用，进而可以减小回路中擦产生的振动次数，同时还可以有效控制过电压的幅值。RC保护器主要有两个组成成分，一是电容，二是电阻，其可以对电路产生保护的作用。而在进行电容器投入时，使用电容电感在电路中进行串接的时候，这个操作会致使将数值吧比较大的过电压出现。而通过安装RC保护器，能够在支路出现高频振荡或者是路断路器发生重燃时可有效降低过电压的数值。但是需要注意的是，若是重燃发生次数太多，电路出现的过电压数值将会成倍上升，这时候RC保护器不能够起保护电路的作用。
3.结论
综上所述，若是想要有效防止真空断路器投入并联电容器的过程中出现过电压现象，同时还要有效控制对合闸时候产生的过电压现象。基于此，可以在回路当中进行安装避雷器、L-R过电压保护设备以及RC保护器等保护装置，进而可以有效控制合闸时候出现过电压现象。
参考文献
[1]舒胜文，阮江军，黄道春.真空断路器瞬态恢复电压与弧后电流相互作用仿真研究[J].高电压技术，2014，40(01)：309-316.
[2]吉亚民，周志成，马勇，等.真空断路器投切并联电抗器过电压故障分析[J].江苏电机工程，2014，33(2)：12-14.
[3]魏旭，周志成，谢天喜，等.真空断路器投入并联电容器的过电压分析及防护[J].高电压技术，2014，40（10：3193-3198.
[4]王金辉，郎福成.40．5kV真空断路器开合并联电容器组产生过电压的仿真分析[J].电工材料，2015，0（04）：15-20.
论文作者:刘创华1,孙汝希2,刘梅3
论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期
论文发表时间:2017/12/4
标签：过电压论文; 电容器论文; 电压论文; 现象论文; 回路论文; 发生论文; 避雷器论文; 《电力设备》2017年第22期论文;