一种并联电抗器智能投切装置及投切方法

摘要

本发明公开了一种并联电抗器智能投切装置，包括母线、与母线相连的三相电气联动SF6断路器、与三相电气联动SF6断路器连接的并联电抗器、智能选相装置，三相电气联动SF6断路器与母线之间串联有电流互感器，电流互感器的二次回路与智能选相装置相连，母线上还安装有电压互感器，电压互感器的二次回路与智能选相装置相连。投切方法，三相电气联动SF6断路器处于正常运行，智能选相装置接到分闸指令后，检测电压互感器电压信号，智能选相装置按设定的时延时间分别发分闸指令，控制三相电气联动SF6断路器每一相的触头刚分点都在电压90°角位置。本发明的优点是：对断路器分闸过程实现智能控制，保证断路器每一相熄弧时断口间绝缘强度均足以耐受恢复电压的强度。

权利要求

1.一种并联电抗器智能投切装置的投切方法，所述并联电抗器智能投切装置，包括母线、与母线相连的三相电气联动SF6断路器、与三相电气联动SF6断路器连接的并联电抗器、智能选相装置，所述三相电气联动SF6断路器与母线之间串联有电流互感器，所述电流互感器的二次回路与智能选相装置相连，所述母线上还安装有电压互感器，所述电压互感器的二次回路与智能选相装置相连，其特征在于：投切方法为：首先三相电气联动SF6断路器处于合闸状态并联电抗器正常运行，智能选相装置接到分闸指令后，检测电压互感器电压信号，智能选相装置按设定的时延时间分别给三相电气联动SF6断路器下发分闸指令，控制三相电气联动SF6断路器每一相的触头刚分点都在电压90°角位置，即电流0°位置，保证每一相的燃弧时间均最大化，从而避免并联电抗器操作过电压的发生，保证每一相断路器再熄弧时刻断口间的绝缘强度都足以耐受恢复电压强度，从而避免首开相发生复燃，有效治理并联电抗器操作过电压的发生；Ia、Ib、Ic分别为三相并联电抗器电流，t 1、t2和t3分别是A相、B相和C相弧触头刚分时刻， T为电流周期，对于50Hz系统，T=20ms，ta为A相燃弧时间，tb为B相燃弧时间，tc为C相燃弧时间；△t为A相熄弧时间和B、C相熄弧时间差，对于中性点不接地系统 △t=5ms；A相在t1时刻弧触头分离，燃弧时间为ta=T/2；B相在t2时刻弧触头分离，燃弧时间tb=T/6+5ms；C相在t3时刻弧触头分离，燃弧时间tc=T/3+5ms。

说明书

一种并联电抗器智能投切装置及投切方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种并联电抗器智能投切装置及投切方法。

背景技术

[0002] 35kV并联电抗器在电力系统中主要用于无功补偿，当系统无功发生变化时需要及时对这些电抗器进行投切。近年来，在投切并联电抗器时发生了多起由于操作过电压引起的事故，这些事故轻则引起过电压保护装置动作(如避雷器等)，严重的将造成设备烧毁，甚至爆炸。空母线投切并联电抗器时的线路侧操作过电压甚至会引起所变损毁，主变出口短路等故障。35kV并联电抗器投切过电压的问题严重威胁着电力系统的安全运行和电站运维人员的人身安全。

[0003] 对并联电抗器投切过电压产生机理，已经有很多非常成熟的研究成果。目前认为并联电抗器投切过电压的产生主要有以下几个原因：(1)截流过电压。当断路器在开断电感性小电流时，由于电弧不稳定，在电流过零前会出现电流截断现象。并联电抗器投切等效回路以电容、电感为主，这种回路电压电流不能突变，截流必然引起强烈的电磁振荡，造成过电压。(2)复燃过电压。断路器开断过程中如果断口间恢复电压上升率大于绝缘恢复速度，恢复电压会将断口击穿产生复燃过电压。复燃发生后，断路器断口间出现高频电流，高频电流过零时，断口再次熄弧，熄弧后由于断口开距不够，仍将出现复燃。由于电压级升效应，断口重复“开断-复燃”这一过程，直到断口间的绝缘距离足够大时，电弧熄灭。经统计，单次开断中复燃次数最高达128次，三相复燃过程持续时间最长达5ms，后复燃相瞬态恢复电压上升率可高达13kV/μs，无保护情况下相间过电压可超过8.0pu，相对地过电压均可超过4.0pu，严重威胁设备安全。

[0004] 目前常用的并联电抗器操作过电压抑制措施主要是在线路中安装氧化锌避雷器和RC阻容吸收装置，这些智力方法实施复杂、成本高，且不足以有效治理并联电抗器投切过电压。

发明内容

[0005] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种并联电抗器智能投切装置及投切方法，采用三相电气联动SF6断路器来投切并联电抗器，在并联电抗器退出运行过程中，通过智能选相装置实现过三相电气联动SF6断路器电流过零后投切，保证每一相断路器再熄弧时刻断口间的绝缘强度都足以耐受恢复电压强度，从而避免首开相发生复燃，有效治理并联电抗器操作过电压的发生。

[0006] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种并联电抗器智能投切装置，包括母线、与母线相连的三相电气联动SF6断路器、与三相电气联动SF6断路器连接的并联电抗器、智能选相装置，所述三相电气联动SF6断路器与母线之间串联有电流互感器，所述电流互感器的二次回路与智能选相装置相连，所述母线上还安装有电压互感器，所述电压互感器的二次回路与智能选相装置相连。

[0007] 一种采用并联电抗器智能投切装置的投切方法，首先三相电气联动SF6断路器处于合闸状态并联电抗器正常运行，智能选相装置接到分闸指令后，检测电压互感器电压信号，智能选相装置按设定的时延时间分别给三相电气联动SF6断路器发分闸指令，控制三相电气联动SF6断路器每一相的触头刚分点都在电压90°角位置。

[0008] 与现有技术相比，本发明的优点是：采用三相电气联动SF6断路器和智能选相装置，对断路器分闸过程实现智能控制，保证断路器每一相熄弧时断口间绝缘强度均足以耐受恢复电压的强度，从而从根本上避免并联电抗器操作过电压的发生。

附图说明

[0009] 图1是本发明一种并联电抗器智能投切装置的结构示意图；

[0010] 图2是三相智能选相控制原理图。

具体实施方式

[0011] 参阅图1为本发明一种并联电抗器智能投切装置，包括母线1、与母线1相连的三相电气联动SF6断路器3、与三相电气联动SF6断路器3连接的并联电抗器4、智能选相装置6，所述三相电气联动SF6断路器3与母线1之间串联有电流互感器2，所述电流互感器2的二次回路与智能选相装置6相连，所述母线1上还安装有电压互感器5，所述电压互感器5的二次回路与智能选相装置6相连。

[0012] 一种采用并联电抗器智能投切装置的投切方法，首先三相电气联动SF6断路器处于合闸状态并联电抗器正常运行，智能选相装置接到分闸指令后，检测电压互感器电压信号，智能选相装置按设定的时延时间分别给三相电气联动SF6断路器发分闸指令，控制三相电气联动SF6断路器每一相的触头刚分点都在电压90°角位置，即电流0°位置，保证每一相的燃弧时间均最大化，从而避免并联电抗器操作过电压的发生。

[0013] 如图2所示，Ia、Ib、Ic分别为三相并联电抗器电流，t 1、t2.和t3分别是A相、B相和C相弧触头刚分时刻。T为电流周期，对于50Hz系统，T＝20ms。ta为A相燃弧时间，tb为B相燃弧时间，tc为C相燃弧时间。△t为A相熄弧时间和B、C相熄弧时间差，对于中性点不接地系统△t＝5ms。

[0014] A相在t1时刻弧触头分离，燃弧时间为ta＝T/2；B相在t2时刻弧触头分离，燃弧时间tb＝T/6+5ms；C相在t3时刻弧触头分离，燃弧时间tc＝T/3+5ms。

[0015] 通过智能选相装置控制，三相电气联动SF6断路器燃弧时间均达到最大，在熄弧时刻，断口间都具有足够的绝缘强度来耐受恢复电压的强度。

[0016] 以30.5kV三相电气联动SF6断路器为例，其投切并联电抗器试验表明，燃弧时间大于5ms时，复燃概率极低。所以本例所述的控制策略可以从根本上有效的治理并联电抗器操作过电压。

[0017] 采用可以选相控制的三相电气联动SF6断路器，在分闸过程中，通过智能选相装置，控制每一相弧触头在电流过零点刚分，实现三相断路器燃弧时间的最大化，提高了断路器熄弧时刻断口的绝缘强度，从而避免发生复燃，并联电抗器操作过电压的发生。

[0018] 以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。