[发明专利]一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法

说明书

本发明公开了一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法，该方法使用三相各自独立动作的快速开关，快速开关在预定的相位分闸；在并联电抗器首开相未成功开断时，后开相不动作，首开相成功开断之后，后开相再动作。该方法中根据采集并联电抗器进线端和出线端的电压和电流，并根据电压和电流的相位计算快速开关的分闸时间，按照一定的时序控制所述快速开关的分闸动作。因此该方法实现了并联电抗器的快速选相投切，可以降低并联电抗器开断过程中的过电压，提高并联电抗器的使用寿命，减少并抗投切过程中对系统其他设备的影响，从而提高系统的稳定性，提高电能质量。

技术领域

本发明涉及并联电抗器技术领域，尤其涉及一种基于快速开关的并联电抗器选相开断方法。

背景技术

近年来，并联电抗器(尤其是35kV并联电抗器)在系统中的应用越来越广泛。并联电抗器是用以补偿电容电流的电抗器，能够补偿线路容性无功功率，在轻负荷时吸收无功功率，从而稳定电网电压，限制系统的过电压；线路并联电抗器还可以降低线损，改善沿线电压分布，提高电能质量。

并联电抗器一旦发生故障，将直接影响到电压水平的高低以及电能质量的好坏。并联电抗器发生匝间绝缘短路时，会造成电抗器局部迅速过热，进而烧毁匝间绝缘，使故障点逐步扩大，最后烧毁整台电抗器，使得接在变压器低压侧母线上的电抗器发生单相接地，继而形成变电站母线接地故障，对主变和系统造成严重威胁，后果十分严重。

迄今为止，电网已经多次出现并联电抗器因故障而着火燃烧的事故，最终造成母线短路和变压器出口短路事故，尤其是在无人值守的变电站，后果非常严重。国家电网公司和南方电网公司关于电抗器的事故分析报告以及工作总结均表明，引起电抗器事故的主要原因是电抗器匝间绝缘缺陷，占事故总数的90％以上，造成了很大的经济损失和社会影响。电网公司迫切希望能解决电抗器的故障问题，避免因电抗器的故障造成供电中断和系统设备的损坏。

匝间绝缘缺陷往往是在运行中逐步产生、积累扩大的。研究表明，并联电抗器的匝间绝缘损坏的主要原因就是并联电抗器投切过程中的操作过电压。

相对于短路故障电流，并联电抗器的负载电流较小，是一种典型的小电感电流。小电感电流虽然幅值不高，但在开断过程中，由于负载侧很大的电感和较小的电抗器杂散电容引起的高频振荡，很容易在开关两端产生极高的恢复电压。

目前35kV并联电抗器所用断路器多为真空断路器。真空断路器开断35kV并抗时，其介质恢复强度远远跟不上恢复电压强度，极易引起首开相复燃；而电压级升效应又引起首开相复燃连续发生，复燃经常连续发生,这不仅会产生过电压级升,其造成的过电压陡波反复出现也会对负载设备的固态绝缘产生累积效应而造成永久性破坏；连续复燃时的高频暂态电流由于三相间的相间耦合，叠加到其他两相，使得其他两相在工频电流较大时出现高频过零点。由于真空断路器具有高频开断能力，使得其他两相也同时开断，即造成其他两相的等效截流。由于等效截流电流值一般很大，会导致极高的过电压，严重时会引起三相断口间的多次击穿及并抗避雷器动作，即三相同时开断。

现场试验表明，在35kV系统电压下，首开相发生复燃后产生的高频电流通过相间电容等耦合到其他两相时，高频电流幅值很容易超过工频电流的幅值,从而造成这两相电流强制过零，产生预期幅值极高的过电压。多次复燃和三相相间耦合是造成40.5kV真空断路器开断并联电抗器过电压的重要原因。并且，此工况下出现多次复燃的概率极高，过电压问题极为严重。