2010-9-8 高压电器 第二章 短路故障的关合与开断.pptVIP

三、无功补偿用电容器组的关合与开断： 两大运行问题：投入时的涌流和切除时的过电压。 只讨论单组电容器和并联电容器组投入，以及电容器组开断发生重击穿的涌流问题。 涌流：是幅值比电容器组的正常工作电流大、持续时间短、高频衰减的电流。 （一）单组电容器投入时的涌流： 1. 图2-42是单组电容器投入时的接线图和计算涌流的等值电路图。 由式（2-70），取U0=0，a=-90°，可得电容器投入时uc的变化为： 2.由之可求得流经断路器的涌流为： 3. 图2-43为涌流的波形图。 涌流的最大值Icm出现在sinω0t=-1时，即： 设电网的额定电压为Ue，电容器安装处的短路容量为Pd=U02/ωL，电容器的额定容量为Pe=Ue2ωC，以ω0=1/（LC）?代入式（2-75），可得： 由于单组电容器容量有限，投入时的涌流不大，所以不会造成危害。 4. 涌流最大值与电容器组正常工作电流的幅值之比，称为涌流倍数，用K表示： 式中，ω0由电容器的电容量C和电容器安装处的短路电感L决定。 （二）并联电容器组投入时的涌流 1.如图2-44，实际运行时把安装在一处的电容器分成若干组并联联结，每组由一台断路器控制。 电容器按编号顺序依次投入，其中最后一组电容器投入时的涌流最大。 2. 图2-45，已充电到Em的（n-1）组电容器对第n组电容器充电时涌流计算的等值线路图。 （n-1）组电容器充电结束后，电容器上的最终电压将为： 第n组电容器上的暂态电压则为： 据此可得涌流为 据此可得涌流为： 由于连线电感L1比电源电感小得多，因此ω0′比ω0高得多，在计算并联电容器组投入的最大涌流时，一般不考虑电源的作用。 由于ω0′的增大，并联电容器组投入时的最大涌流要比单组电容器投入的最大涌流大得多。已投入组数愈多，涌流也愈大。 而涌流的最大值Icm则为 3. 在各组电容器前串联电抗器，可限制涌流；在断路器上加装并联电阻也可以起到限制涌流的作用。此并联电阻属于低值并联电阻。 （三）开断电容器组发生重击穿时的涌流： 开断电容器组时，断路器的重击穿相当于把电容器重新投入电网，因而也会产生涌流，最严重的重击穿发生在电源电压为反相幅值，而电容器的电荷还来不及释放时，相当于在两倍电源电压幅值时接入电容器组，此时涌流的幅值也将加倍。 重击穿次数增加时，涌流还会增加。因此断路器应力求做到开断电容器组时不重燃。 第八节 小电感电流的开断 一、开断大电感负荷（如空载变压器、并联电抗器及高压感应电动机等）时会出现小电感电流。 因断路器灭弧能力较强，开断小电感电流时，由于电弧不稳定，有可能不在自然零点时熄灭，而在某一电流值I0时被强迫下降到零，使电感上感应出过电压。 1. 图2-47中，LB为变压器绕组的激磁电感，CB为变压器绕组的电容。 设电流值在I0时被“强迫截断”，此时作用在变压器上的电压为U0。根据截断时储存在变压器电感和电容中的磁能?LBI20和电能?CBU20，可算出变压器总储能： 二、开断空载变压器的过电压： 2. 按能量不变定律，当电流被突然截断后，电感中的磁能将逐渐转变为电容的静电能，促使电容CB的电压逐渐升高。 当磁能全部转化为静电能时，电容上的电压即达其最大值UBm： 截流值I0愈大，过电压愈高，当I0=Im时，有： 3. UBm与IL和CB的大小有关。 当CB增大时，UBm将减小；当IL较小时，即使iL在幅值时被截断，过电压也不会太大。 4. 由于高压变压器采用的冷轧硅钢片的激磁电流仅是额定电流的0.5％左右，同时又采用了纠结式绕组，大大增加了绕组的电容，所以开断时，过电压倍数不会大于2。 5.因电力系统中开断空载变压器的过电压可用普通阀型避雷器来保护，所以在断路器设计中可不加考虑。 思考题与习题 1．断路器关合短路故障时为什么会出现冲击电流？冲击电流最高可达多少？短路电流的冲击系数是在什么条件下求出的？ 2．试述低值并联电阻在主断口开断和辅助断口开断时所起的作用。 3．用10kV断路器开断三相短路，已知短路电流为11.6kA，恢复电压的固有振荡频率为6kHz。采用16Ω的并联电阻是否能阻尼恢复电压的振荡？比较采用并联电阻前后断口的瞬态恢复电压最大值以及恢复电压的上升速度。 4.某110kV电网，在断路器出口处的短路容量为4000 MVA，恢复电压的固有振荡频率为1.8KHz，线路的电感为1.255mH/km，电容为O.009μF/km。计算在断路器出口处短路以及在离断路器1km处的架空线上发生短路时的恢复电压上升速度。 5．为什么开断小电感电流时会产生过电压？应如何防止？ 图2-24为计及衰减时uc1和uC2的变化曲线，以及由此合成的双频恢复电压的波形。 二、电力系统瞬态恢复电压： 实际电力系统回路多样，参数各异，瞬态恢复电压实