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限制并联电容器组过电压中的一种新方法 电容器如何做好保养

时间:2020-08-19    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

摘要: 介绍了用相位控制高压断路器来控制并联电容器组的关合操作原理。叙述了相位控制高压断路器的组成及对断路器的特殊要求和对控制单元参数的设定。
关键词:并联电容器组 相位控制 控制单元 高压断路器 1 概述

  高压断路器在电力系统中操作并联电容器组时会引起过电压。操作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和开断的相角有很大的关系。在不利的相位角合闸时所引起的过电压倍数会很大,甚至会危及到电力系统的稳定。
  通常限制并联电容器组操作过电压的措施是避雷器。而避雷器在操作过电压下的频繁动作也将会大大缩短它的寿命。自20世纪70年代中期开始,国外开始研究相位控制高压断路器的技术,其设计思想是通过计算让断路器在一个固定的相位上合闸或分闸,从而使系统内的操作过电压幅值降至低。据国际大电网会议(CIGRE)统计数据显示,截至1993年,相位控制高压断路器大部分应用在电容器组的投入操作过程中。我国虽然对这种先进技术也进行过研究,但截至1998年尚无实际应用的例子。这与当时人们怀疑它的动作稳定性有很大关系。近年来随着电子技术的发展,国际上对这一技术更加重视[1,2]。 1998年,我国有一条输电线路的断路器采用了相位控制单元,以其来替代合闸电阻来限制线路的合闸过电压。2000年底,又有2套相位控制单元投入运行,用来限制并联电抗器的分闸过电压。到2001年底,将会有7套相位控制单元陆续投入运行,有2套相位控制单元首次在我国应用于并联电容器回路的SF6断路器上。图1是用于电容器组回路断路器的相位控制单元的例子。相位控制断路器除用于电容器、电抗器的合分闸操作外,还可用于变压器的操作以消除合闸时的励磁涌流[3]

2 对相位控制断路器的要求

  在不同的回路中对相位控制高压断路器的要求不同。例如在空载长线和并联电容器组的回路中,比较严重的情况是断路器的合闸操作。此时相位控制的目的是尽可能地减小回路中的电压突变,即需要尽可能地减小断路器断口上的预击穿电压。
  相位控制高压断路器由相位控制单元和高压断路器组成。对高压断路器,为了取得准确的合闸或分闸相位,要求断路器每次操作的分散性必须很小。即要求断路器操动机构的性能很稳定。每次的分合闸时间必须相等或相差0.5ms以下。即使操作电压波动时也要满足以上要求。
  对应用于并联电容器回路的SF6断路器,为了获得佳的合闸性能,(即操作过电压低,)要求断路器两相首先合闸后,经过90°相位角后后一相再合闸。即对50Hz的电网这一时延为5ms。

3 相位控制单元的设计原理

  相位控制单元是以计算机为核心的控制装置。以ABB公司的SWITCHSYNCE113(以下简称为E113)为例,它由微机参考电压电流输入、操作命令输入与输出、警报输出输入按钮及显示屏组成。特别要指出的是,它内部的可擦除储存器(EEPROM)在没有电源的情况下仍能可靠保存程序,使E113不致因发生混乱而引起误操作。
  图2所示为E113的基本原理。以合闸为例,当控制单元得到一个合闸命令1时,计算机以近的一个电压过零点选为它的时钟零点。(这个电压信号由电源侧电压互感器2上取得。)经过了一定的时间TVTOT后,E113控制单元给断路器发出合闸信号3。这个时间TVTOT的长度取决于计算机的运算时间、输入到E113内断路器的合闸时间、以及在E113的自适应模式下前一次断路器的操作时间等。
  E113的自适应模式是前一次操作在相位上的任何偏差,都用来当作本次操作的修正量。这种偏差可能来源于断路器本身的分合闸时间上的分散性与继电器的动作延迟等。分合闸相位通常靠设备侧电压互感器2来确定。而这种自适应模式通常只用于合闸操作时。

4 并联电容器的合闸

  由前所述,计算机的零点是参考电压的过零点。而参考电压不一定是断路器的首合相上的电压。其次,对每一种回路而言,都有其佳合闸或分闸相位角。我们把参考电压  零点到佳合闸(分闸)相位角之间的时间差定义为时延TD1。对图2[1]合闸电容器的情况,参考电压为R相,对R相,TD1为零,对S相和T相分别为6.7和3.3ms(50Hz).
  实际上,断路器的动作时间总有一定的分散性,灭弧介质的绝缘强度也有差别,在考虑这两项因素后,统计表明,佳的合闸时间比理论的佳合闸时间有一定延迟。记为时延TD2。对合闸中性点接地的电容器组,取0. 3 ms
  因为断路器合闸前总存在预击穿,故实际关合时间比测量到的断路器的合闸时间要短。这个时延为TD3。(见图2)。对合闸中性点接地的电容器组,取0.1 ms。
  合闸中性点接地的电容器组所得到的电压及电流波形见图3。

5 结论

  (1)采用相位控制高压断路器可以有效地限制操作过电压。
  (2)当断路器经特殊设计并与相位控制单元配合后,合闸并联电容器组的过电压倍数将比采用常规断路器时大大降低。据试验统计数据表明,过电压倍数小于1.5倍。

参考文献

[1] Cereda C.等:Synchronous MV Circuit-breaker with Magnetic Drive and ElectronicControl[J],ABBReview,1999.6,13-21
[2] CIGREWorking Group 13.07:'ControlledSwitching of HVAC Circuit-breakers,Guide forApplication lines,Reactors,Capacitors,Transformers[J],ELECTRA,1999,No.183
[3] Brunk,J.H.,Froelich,K.J.:'Eliminationof Transformer Inrush Currents by ControlledSwitching-Part 2:Application and PerformanceConsiderations[J],IEEE Trans.On



    电力电容器是一种静止的无功补偿设备,主要作用是向电力系统提供无功功率。采用就地补偿无功,可减少输电线路输送电流,起到减少线路损耗、改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。

    1.异常分析

    过电压:可允许在超过额定电压5%的范围内继续运行,且允许在1.1倍额定电压下短期运行,长时间过电压运行,会使电容器发热,加速绝缘老化。应避免电容器同时在最高电压和最高温度下运行。

    过电流:可允许在不超过1.3倍额定电流下继续运行,但应设法消除线路中长期出现的过电压和高次谐波。

    渗漏油:密封不严,则空气、水分等杂质都可能进入内部,造成内部绝缘降低。在运行中发现电力电容器外壳、焊缝等处渗漏油,应立即退出运行,以确保电容器组的安全。

    温度:空气温度在40℃时,电力电容器外壳温度不得超过55℃,

    2.故障处理

    常见故障:

    a、电容器外壳膨胀鼓肚或渗油;

    b、电容器套管破裂,发生闪络有火花;

    c、电容器内部短路、声音异常或喷油起火;

    d、电容器外壳温度高于55℃以上,示温蜡片熔化。

    处理:

    a、电容器喷油、爆炸起火时,应立即断开,并用沙子或干式灭火器灭火。此类事故多是由于系统内、外过电压,电容器内部严重故障所引起的。电容器不得使用重合闸,跳闸后不得强送。

    b、开关跳闸,而分路熔断器未断,应对电容器放电3分钟后,在检查、CT、电缆及电容器外部等情况。若还找不到问题,则应进行检查试验。

    c、当熔断器熔断时,应向调度汇报,待取得同意后,在拉开电容器开关。在切断电源并对其放电后,先进行外部检查,如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等,后用绝缘摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。如未发现故障痕迹,可换好熔断器后投入运行,如送电后还熔断,则应退出故障电容器,并恢复对其余部分的送电运行。

    3.处理故障时的安全事项

    拉开开关和刀闸后应对电容器放电,电容器经放电绕组放电后,还应该进行一次人工放电。放电时,先将接地线的接地端接好,在用接地棒多次对电容器放电,直至无放电火花及放电声为止,然后将接地端固定好。由于故障电容器可能发生引线接触不良、内部断线或熔断器熔断等现象,这样仍可能有部分电荷未放尽,所以在接触故障电容器之前,检修人员还应戴上绝缘手套,先用短路线将故障电容器两极短接放电,然后方可进行拆卸。





一、检查是否有碰片、短路:用万用表R ×10K档,把红、黑表笔分别接在定片和动片脚上,慢慢转动转轴,若表针摆动,说明电容器在这位置上短路碰片了。若动片不管转到哪里,表针都指在∞位置,说明此电容器是正常的。
二、检查电容器毛病:当转动收音机里的电位器时,会不断地听到“克勒”、“克勒”的声音,这一般都是可变电容器接触不良所致(在没有其它故障的情况下)。
三、可变电容只能转动180°。如果电容器能转过360°,说明定位脚已经损坏了。这样的可变电容器会使刻度上的电台位置弄乱。
四、如果发现某电台在某位置上有播音声时又突然没有声音了,过一会儿又有声音,说明此可变电容器有碰片的故障。
五、用万用表电阻档粗略鉴别5000PF以上容量电容的好坏  用万用表电阻档可大致鉴别5000PF以上电容器的好坏(5000PF以下者只能判断电容器内部是否被击穿)。检查时把电阻档量程放在量程高档值,两表笔分别与电容器两端接触,这时指针快速的摆动一下然后复原,反向连接,摆动的幅度比第一次更大,而后又复原。这样的电容器是好的。 电容器的容量越大,测量时电表指针摆动越大,指 针复原的时间也较长,我们可以根据电表指针摆动的大小来比较两个电容器容量的大小。


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