断路器电容器参数的选择

2020-02-27 作者:必威体育betway 174

断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备[1]。它安全可靠的操作和运行,对确保电力系统的安全稳定运行和可靠供电起着十分重要的作用[2]。这主要表现在两个方面[1]:第一,必威体育betway正常状态下,根据电网运行需要,将一部分电力设备或者线路投入或退出运行。第二,当发生故障时,将故障部分从电网快速切除,保证电网中的无故障部分正常运行。

110kV及以上电压等级的断路器一般均采用多个灭弧室(断口)串联的积木式结构。尽管各个灭弧室内部结构相同,布置也是对称的,但由于对地电容的存在,每个断口在断路器开断过程中的恢复电压分布和断路器在开断位置时各断口的电压分布都是不均匀的。所以多断口断路器的各断口要并联断路器电容器,使各断口电压分布均匀。除此以外,断路器电容器还可以降低恢复电压的上升率[3]。

选取断路器电容器的额定电压应该考虑发生故障时断路器所承受的电压和断路器的断口数这两个主要参数。实际运行中,为了使受电端电压不致太低,系统供电端电压略高于系统的标称电压UN。电力系统的最高运行电压Um为:

以500kV两断口断路器为例,按式(2)算得Uc=174.7kV。GB/T4787-1996中电容器额定电压(kV)为40、90、120、180、240、360。所以应选取额定电压为180kV的电容器。

除此之外,还应考虑断路器电容器与断路器的绝缘配合问题。国家标准[3]规定,断路器电容器应能承受表1所列的耐受电压。(海拔不超过1000m。海拔超过1000m者按GB311.1的海拔校正系数进行校正。)

由表2可见,500kV断路器的绝缘水平分为四级,即基本冲击水平分为1425、1550和1675kV三级;基本操作冲击水平分为1050和1175kV两级;1min相对地工频耐压分为630、680和740kV三级。必须注意的是:断路器断口试验电压比相对地试验电压要高。

在选取断路器电容器时,还应根据表2对绝缘水平进行校核。以上述500kV断路器为例,每个断口的1min工频试验电压为790/2=395kV。每个断口的雷电冲击试验电压最高为(1675+315)/2=995kV。操作冲击试验电压最高为(1050+450)/2=750kV。而由表1可知,额定电压为180kV的断路器电容器能够耐受1min工频试验电压为460kV,雷电冲击电压为1110kV,操作冲击电压为760kV。都大于500kV断路器的相应的耐受电压,所以选取断路器电容器的额定电压为180kV能满足要求。

断路器电压等级的提高可以通过灭弧室(断口)的串联来实现。串联的断口增加后,要做到电压完全均匀分配在每个断口上,需要并联电容量很大的断路器电容器,这是很不经济的。实际上,可以允许各断口电压之间有一定的差异,通常用不均匀系数n来表示。所谓不均匀系数就是指断口上实际承受的电压与电压均匀分配时每一个断口上承受的电压的比值[1]。一般r≤1.1。

事实上,断路器电容器除了具有均压作用以外,还具有降低恢复电压上升率的作用。因此国标GB/T4787-1996推荐的额定电容值均不小于1000pF,比上述按均压要求算得的值要大(采用陶瓷电容器时,由于制造大电容量的电容器有困难,其电容值一般均为数百微微法)。