本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)高電壓絕緣技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于緊耦合分裂電抗器并聯(lián)開斷方案的過電壓抑制方法。

背景技術(shù)：

基于高耦合度分裂電抗器的并聯(lián)真空斷路器方案，即采用一種基于高耦合度分裂電抗器的并聯(lián)型斷路器結(jié)構(gòu)，通過大容量真空斷路器的并聯(lián)運行可以提高斷路器承載額定電流和開斷短路電流的能力?；诰o耦合電抗器的雙滅弧室真空斷路器并聯(lián)方式可達到160kA的短路電流開斷能力，運維成本低，能滿足試驗站沖擊發(fā)電機出口短路保護要求。目前該方案已在試驗站使用，而試驗站運行經(jīng)驗表明，同相兩個斷口在非同期開斷時真空滅弧室截流導致過電壓引起電抗器兩臂間絕緣擊穿事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有真空斷路器模塊存在限于電壓等級的不足，提供一種基于緊耦合分裂電抗器并聯(lián)開斷方案的過電壓抑制方法，可以分析基于緊耦合電抗器并聯(lián)開斷方案下的電抗器面臨的絕緣考驗及制定相應(yīng)保護措施，避免斷路器非同期開斷時電抗器兩臂因過電壓而絕緣損害。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于緊耦合分裂電抗器并聯(lián)開斷方案的過電壓抑制方法，適用于發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)及發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)，所述發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)由中性點接地電阻、發(fā)電機(沖擊發(fā)電機或發(fā)電廠發(fā)電機)、發(fā)電機與連接線等值電感、緊耦合分裂電抗器、真空斷路器依次連接形成回路；所述發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)由中性點接地電阻、發(fā)電機(沖擊發(fā)電機或發(fā)電廠發(fā)電機)、發(fā)電機與連接線等值電感、真空斷路器、緊耦合分裂電抗器依次連接形成回路，過電壓抑制方法包括如下步驟：

1)針對發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)及發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)，計算斷口非同期開斷情況下電抗器兩臂過電壓及最大過電壓倍數(shù)；

2)基于步驟1)的計算結(jié)果，采用阻容保護裝置對緊耦合分裂電抗器兩臂進行過電壓抑制措施，所述阻容保護裝置包括真空接觸器K、保護電阻和保護電容，當采用發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)時，緊耦合分裂電抗器的兩個高壓臂分別與一個真空接觸器K連接(采用第一拓撲結(jié)構(gòu)時真空接觸器K為兩極)，真空接觸器K依次與保護電阻和保護電容串聯(lián)連接后接地；當采用發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)時，將真空接觸器K、保護電阻和保護電容依次串聯(lián)連接后作為阻容元件并聯(lián)在緊耦合分裂電抗器的兩個高壓臂之間。

按上述方案，當采用發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)時，若真空斷路器非同期開斷，緊耦合分裂電抗器兩臂過電壓最大值

$U_c\left(max\right)=\frac{2k}{k+1}{U}_0+\sqrt{{\[\frac{k+2}{k+1}\sqrt{2k}{I}_0{z}_0\]}^2+{\left(\frac{2{\mathrm{kU}}_0}{k+1}\right)}^2}---\left(1\right)$

過電壓最大倍數(shù)為其中，I₀為真空斷路器截流值，U₀為發(fā)電機端口電壓瞬時值，k為緊耦合分裂電抗器耦合系數(shù)，Z₀為系統(tǒng)波阻抗，且L₀為發(fā)電機單相等值電感，C₁為真空電路器高壓端對地等值電容與緊耦合分裂電抗器低壓臂單臂對地等值電容并聯(lián)后的等效電容。

按上述方案，當采用發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)時，若真空斷路器非同期開斷，緊耦合分裂電抗器兩臂過電壓最大值

$U_c\left(max\right)=\frac{2k}{k+1}{U}_0+2(k+2)\sqrt{\frac{k}{k+1}}{z}_0{I}_0---\left(2\right)$

其中，I₀為真空斷路器截流值，U₀為發(fā)電機端口電壓瞬時值，k為緊耦合分裂電抗器耦合系數(shù)，Z₀為系統(tǒng)波阻抗，且L₀為發(fā)電機單相等值電感，C₁為真空電路器低壓端對地等值電容與緊耦合分裂電抗器高壓臂單臂對地等值電容并聯(lián)后的等效電容。

按上述方案，所述過電壓抑制措施，用真空接觸器K投切阻容保護與緊耦合分裂電抗器的連接，真空接觸器K的二次回路與真空斷路器二次回路配合，正常運行時常開，真空斷路器跳閘時，真空接觸器K閉合。

按上述方案，所述真空接觸器K動作要求是：真空斷路器分之前先合真空接觸器K，再跳真空斷路器。

按上述方案，所述阻容保護裝置中保護電阻和保護電容滿足如下關(guān)系式：其中R_P為保護電阻阻值，單位為Ω；C_P為保護電容容值，單位為μF，C_P取(10-50)C₁，單相等值電感L₀的單位為uH。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、針對具體拓撲結(jié)構(gòu)給出了斷口非同期開斷情況下電抗器兩臂間過電壓數(shù)學表達式及最大過電壓倍數(shù)，基于理論計算結(jié)果給出了采取阻容保護的過電壓抑制措施，并給出了阻容參數(shù)值計算方法；利用本發(fā)明方法可以分析基于緊耦合電抗器并聯(lián)開斷方案下的電抗器面臨的絕緣考驗及制定相應(yīng)保護措施，避免斷路器非同期開斷時電抗器兩臂因過電壓而絕緣損害；

2、真空接觸器K合上后，一定延時后再跳真空接觸器K，這樣使阻容保護裝置在非工作狀態(tài)下始終處于斷開狀態(tài)；一定延時后再跳真空接觸器K是考慮阻容保護裝置已使高頻振蕩電流衰減完結(jié)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)的示意圖(三相)；

圖2為本發(fā)明的發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)的示意圖(三相)；

圖3為本發(fā)明的發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)的阻容保護電路原理圖(三相)；

圖4為本發(fā)明的發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)的阻容保護電路原理圖(三相)。

具體實施方式

下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)由中性點接地電阻1、發(fā)電機(沖擊發(fā)電機或發(fā)電廠發(fā)電機)2、發(fā)電機與連接線等值電感3、緊耦合分裂電抗4、真空斷路器5依次連接形成回路。

如圖2所示，本發(fā)明發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)由中性點接地電阻1、發(fā)電機(沖擊發(fā)電機或發(fā)電廠發(fā)電機)2、發(fā)電機與連接線等值電感3、真空斷路器5、緊耦合分裂電抗4依次連接形成回路。

阻容保護裝置包括真空接觸器K、保護電阻和保護電容，阻容保護裝置中保護電阻和保護電容滿足如下關(guān)系式：其中R_P為保護電阻阻值，單位為Ω；C_P為保護電容容值，單位為μF，C_P取(10-50)C₁，單相等值電感L₀的單位為uH。

如圖3所示，當采用發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明基于緊耦合分裂電抗器并聯(lián)開斷方案的過電壓抑制方法是，根據(jù)公式(1)計算得到真空斷路器5非同期開斷情況下緊耦合分裂電抗器4兩臂過電壓最大值，繼而把真空接觸器K、保護電阻和保護電容串聯(lián)后一端連接在緊耦合分裂電抗器4兩高壓臂，另一端接地。

如圖4所示，當采用發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明基于緊耦合分裂電抗器并聯(lián)開斷方案的過電壓抑制方法是，根據(jù)公式(2)計算得到真空斷路器5非同期開斷情況下緊耦合分裂電抗器4兩臂過電壓最大值，繼而把真空接觸器K、保護電阻和保護電容串聯(lián)后作為阻容元件并聯(lián)在緊耦合分裂電抗器4兩個高壓臂之間。

真空接觸器K的二次回路與真空斷路器5二次回路配合，正常運行時常開，真空斷路器跳閘時，真空接觸器K閉合。真空斷路器5分之前先合真空接觸器K，再跳真空斷路器5。真空接觸器K合上后，一定延時后再跳真空接觸器K。例如：采用發(fā)電機斷路器第一拓撲結(jié)構(gòu)，以A相為例，當真空斷路器4接收到分閘指令時，A相阻容保護裝置中真空接觸器K立即閉合，待真空斷路器A1，A2完全打開后真空接觸器K分開；采用發(fā)電機斷路器第二拓撲結(jié)構(gòu)，操作方式同上。其中真空接觸器K分斷時間必須先于真空斷路器5分閘時間。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之中。