3.2单相重燃
在TOP 1时刻,三相断路器同期分闸,经过一段时间后,A相断路器断口电压达到峰值。假设在TCL1时刻A相断路器发生电弧重燃,则A相电源经过A相电容器、中性点对地电容接通,电路中出现暂态振荡过程。
A相断路器断口的电流、电压仿真曲线如图8、图9所示。在系统中未配置串联电抗器和已配置串联电抗器两种情况下,断路器断口出现的重燃电弧形式有很大不同。在未配置串联电抗器的模型中,断口出现的重燃电弧具有高频冲击涌流的特征,因而在选取熄弧点时,以高频熄弧理论为依据,认为高频振荡电流的首次过零点为电弧熄灭点;在已配置串联电抗器的模型中,断口出现的复燃电弧具有低频似稳特征。单相断口出现电弧复燃的瞬间,相当于单相电容器重新投入电网,会产生高频涌流。由此可知,串联电抗器对高频率和高幅值的过电流起到了明显的限制作用。在选取熄弧点时,以工频熄弧理论为依据,认为低频似稳电流的首次过零点为电弧熄灭点。
表2为电容器组各项过电压仿真结果。对比各项数据可知,整个暂态过程中,过电压主要加在中性点对地电容上,因此各相对地电位抬升,其中最严重的过电压出现在c相电容器上。
3.3两相重燃
断路器在进行分闸操作过程中除了发生单相重燃,还会引起非重燃相断路器断口电压瞬时跃增,继而可能诱发两相断口重燃。在TOP-1时刻,三相断路器同期分闸,经过一段时间后,A相断路器断口电压达到峰值。假设在Tc.1时刻A相断路器发生电弧重燃,继而C相断路器的振荡电压达到峰值,C相发生电弧重燃。
图10所示为三相同期分闸,A、C两相相继重燃情况下三相断路器的电压分布。在TOP-1 = 0. 1s时刻,A相断口熄弧,断口出现振荡恢复电压;在T(1)OP-1 = 0. 105 03s处,B、C两相断口熄弧,断口也出现震荡电压;在TcL-1=0. 108 68s时刻,A相断口电弧复燃,B、C两相断口电压急剧上升,诱发C相断口电弧复燃,B相断口电压剧烈振荡;经过一段时间后,流过A、C两相的高频电流过零熄弧,在TOP-2 =0. 112 36s处,电路状态改变,出现振荡过电压。
表3为电容器组过电压仿真结果。对比各项数据可知,在整个暂态过程中,A、C两相都出现了较为严重的过电压,且过电压主要分配在A、C两相电容器组极间。
两相断路器断口复燃发生时,电容器组的两相同时与电源接通,导致电容器组上存有较高的残余电压,回路中出现强烈的电磁能量振荡,除了在电容器极间产生过电压外,还会出现高频大电流的冲击。相较而言,电容器极间的绝缘较为薄弱,电容器的安全将会受到威胁。
4 结束语
本文通过对330kV变电站35kV并联电容器组断路器同期分闸过程中断路器断口电压电流及电容器组各元件的过电压进行仿真研究,得到了不同工况下的断路器断口电压/电流、电容器极间和中性点对地过电压的仿真结果。
(1)构建的基于ATP/EMTP的仿真模型各元件参数选择正确,能反映设备的实际运行状况。
(2)串联电抗器在电容器组中起到了较好的限涌流抑谐波的作用。未装配串抗时,断口电压含有高次谐波;装配串抗后,高次谐波被滤去,电压波形变得平滑。
(3)不考虑断路器三相非同期分闸时,电容器组内部操作过电压幅值均在元件可承受范围内,不会对各元件造成损坏。