降低并联电容器极间过电压的新型保护装置
②单相重击穿出现的概率远较两相重击穿和多相多次重击穿的大。计算和试验均表明,不加保护时,单相重击穿产生相对地过电压>5 p.u,采用I型(接于三相对地)MOA或L型(接于中性点对地)MOA时可限制到<4 p.u。
单相重击穿的危害还在于其过电压向非重击穿相传递,引起U
r的瞬时跃增并诱发两相重击穿。现场试验的示波图表明:即使装有I型MOA,发生单相重击穿瞬间,非重击穿相U
r将跃增至3倍额定相电压U
n即3.0 p.u,超过正常开断时的最大U
r值2.5U
n。之后,又继续升高达3.6U
n。如此高的U
r无疑会增大重击穿的可能。
③两相重击穿发生的概率相对低些,但后果严重得多。由于真空断路器(或SF
6断路器)的灭弧能力很强,当发生两相重击穿时,往往在高频暂态电流过零时便被强行熄灭,使电容器极间电压维持在高幅值(可达3 p.u)处,然后缓慢地衰减泄放。这对绝缘水平较弱的电容器极间绝缘十分危险。同时,两相重击穿伴随的高幅值高频振荡电流冲击对设备亦颇具破坏力。从试验可知:两相重击穿中由两相的单相重击穿偶然重叠造成两相重击穿的可能性极小,多由单相重击穿诱发。因此,总的两相重击穿将不是一个很小的数字,系统试验站对35 kV真空断路器进行的试验表明其两相重击穿率约在(0.5~1)%,此点尤需注意。
1.2 过电压保护配置的现状因电容器装置的开关重击穿难以避免,故必须有过电压保护配置。迄今应用最广的仍是MOA,但事故仍时有发生。故近年来对MOA的结构方式、参数选配以及高参数高性能的新品开发方面及在过电压过程分析和MOA自身的性能分析等方面都作了大量有益的和有成效的工作。
我国多使用I型MOA,一般接于开关的电容器侧或串联电抗器与电容器之间(当串联电抗器位于开关侧时),均为三相对地。接于中性点对地的L型用得少些。两类型MOA均能保护单相重击穿引起的相对地过电压,对两相重击穿和继发性单相重击穿的发生亦有一定抑制。但对电容器极间过电压无效,由于电容器极间绝缘水平低(工频耐压仅2.15U
n),若MOA的操作波电流残压按此考虑绝缘配合,其通流容量须大幅度提高,对于大容量的电容器组,则MOA的参数更难满足要求。同时,由于MOA正常工作时的荷电率过高且操作频繁,并接于电容器两端之间保护极间绝缘的Y型MOA在使用中易于老化损坏,在我国电力系统中使用不多,因此目前的MOA技术较难保护电容器极间绝缘,电容器过电压保护配置不够完善。
2 “自控式过电压限制器”的工作原理
我所研制的新型“自控式过电压限制器”装置在开关断开时利用火花间隙在电容器两极之间自动接入电阻,使电容器组残余电压迅速降低,U