3 非线性电阻的保护策略
3.1非线性电阻过电流保护
在快速开关串补装置中,非线性电阻使用了氧化锌组件。由于该组件在运行过程会吸收一定能量,因此需对非线性电阻实施保护方案,以避免串补线路故障情况下氧化锌组件阻损坏乃至爆炸。
门头沟10kV快速开关串补装置中,非线性电阻的过电流保护采取了采样与旁路切换的方式,即对非线性电阻的电流瞬时值进行连续采样,若3次以上采样结果值均大于限定值,则快速开关实施非线性电阻旁路,从而降低非线性电阻对能量的吸收量,避免损坏。图7为非线性电阻的V-A特征曲线。
由图7可知,非线性电阻的额定保护电压在一定电流值基础上趋于相对稳定,因此可以额定保护电压为基础进行电流限定值的设置。具体来说,就是以线路发生短路故障时的电流值来计算非线性电阻的最大可通过电流。对于门头沟10kV线路串补装置的非线性电阻,其保护电流的限定值为电容器额定电流的0.2倍。
3.2非线性电阻能量保护
非线性电阻中,电流的存在会产生能量的积累。积累的能量较大时,非线性电阻的温度便会急剧升高,损坏的几率便会增加,因此非线性电阻必须配置能量限定的保护方案。
在快速开关串补装置中,非线性电阻通常由多个氧化锌组件串并联而成,因此在明确氧化锌组件的串并联数量基础上,根据氧化锌组件出厂时设定的能量值,便可计算出非线性电阻的能量值。非线性电阻在快速开关串补装置中的能量积累为:
式中,u (t)为非线性电阻的两端电压;i(t)为非线性电阻的支路电流;t1为非线性电阻动作开始时间;t2为非线性电阻动作结束时间。非线性电阻动作时的电压,通常是氧化锌组件的导通电压,也等于电容器的保护电压。根据非线性电阻动作的不变性,可将式(1)进一步改进为:
由式(2)计算出非线性电阻的能量积累值后,与非线性电阻的能量限定值进行比较,给出是否执行能量保护的决策。本文在文献的基础上,提出能量积累值达到能量限定值的90%水平时,启用非线性电阻的能量保护。
实际上,对于非线性电阻,不论是过电流保护还是能量保护,均是在串补线路故障产生条件下的动作。在大多数情况下,过电流保护与能量保护是并发的,但过电流保护动作的产生通常先于能量保护动作。
4 结束语
配电网中快速开关串补装置的应用已经十分广泛。但是,在快速开关串补装置的应用过程中,必须要充分注重串补装置的保护与控制,防止由线路故障导致的过电压、过电流问题造成串补装置运行不稳定甚至损坏。