如何限制空载线路切除过电压？

限制切除空载线路过电压(简称切空线过电压)最有效的措施是改善断路器的结构,提高触头间介质强度的恢复速度和灭弧能力,避免重燃,这样可以从根本上消除过电压。目前降低切空线过电压的主要措施有以下五种。

1.采用不重燃断路器

因为切空线过电压的主要原因是断路器开断后触头间电弧的重燃,因此限制这种过电压的最有效措施是改善断路器的结构、提高触头间介质的恢复强度和灭弧能力,以减少或避免电弧重燃。近年来,已经广泛采用的压缩空气断路器、带压油式灭弧装置的少油断路器以及SF6断路器都大大改善了灭弧性能,在切除空载线路时,基本上不会发生重燃。

2.采用带并联电阻的断路器

这种断路器有两个触头,主触头K 1并联一个电阻R,K2是辅助触头,如图3-30所示。断路器的动作分两步进行。分闸时先断开主触头K 1,线路仍通过R与电源相连,线路上的残余电荷可通过R向电源释放。这时R上的电压即为K 1上的恢复电压;只要R不太大,主触头间就不会发生电弧的重燃。再经过1.5～2个工频周期后,辅助触头K2断开,因R消耗了部分能量,线路残余电压较低,故触头K 2上的恢复电压不高,K 2上不易发生电弧重燃。即使发生重燃,因R串在回路中抑制了振荡,过电压也显著降低,实际值只有2.28p.u.左右。从K 1断开不易发生重燃的目的出发,希望R值小些;从抑制振荡和使K 2不易发生重燃的角度看又希望R值大些,所以对一般开关取1000～3000Ω,这样的电阻称为中值并联电阻。

图3-30　并联分闸电阻的接法

3.线路上接电磁式电压互感器(www.xing528.com)

当线路上接电磁式电压互感器时,也能降低这种空载线路分闸过电压。当断路器开端后,线路上的残余电荷通过电压互感器放电,其直流电阻3～15kΩ,泄漏使过渡过程衰减很快,线路上的残余电荷在几个工频周期就泄漏掉了,断路器的触头间的恢复电压迅速下降,避免重燃,减小重燃后的过电压。

4.并联电抗器

在超高压系统中,线路上普遍接有并联电抗器。当断路器分闸时,并联电抗器与线路电容构成振荡回路,其自振频率接近于电源频率,则线路上的电压就成为振荡的工频电压,使断路器触头间的恢复电压上升速度大大下降,从而避免重燃,降低了高幅值过电压的发生概率。

5.线路首末段装设避雷器

此外,在线路首端或末端装设Zn O避雷器或阀型避雷器也有助于降低切除空载线路过电压。

我国在几十条110～220kV线路上进行了实测,结果表明,切除空载线路过电压是随机变量,其统计分布近似正态分布。按断路器性能分类有如下结果:使用重燃次数较多的断路器时,出现3.0p.u.过电压的概率为0.86%;使用重燃次数较少的空气断路器时,出现2.6p.u.过电压的概率为0.73%;使用油断路器时的最大过电压为2.8p.u.;使用中值和低值并联电阻时,过电压被限制在2.2p.u.以下。在中性点非有效接地的电网中,这种过电压一般不超过3.5p.u.。

国际电工委员会对七个国家110kV以上电网操作过电压(包括合闸)的统计表明,超过2.63p.u.的过电压的出现概率是2.24%,统计分布接近正态分布。

在110～220kV电网中,切空线过电压低于线路绝缘水平,所以我国生产的110～220kV系统的各种断路器一般不加并联电阻。在超高压电网中,断路器都带有并联电阻,从而基本上消除了电弧的重燃。在330kV中测到的最大过电压只有1.19p.u.,而合闸过电压却达到2.03p.u.。这些情况说明,在超高压电网中,切空线过电压已被限制,合闸过电压已成主要矛盾,成为决定超高压电网绝缘水平的主要因素之一。