真空开关操作过电压分析及其保护研究

摘要

真空开关在结构和开断特性方面有着自己的特点，在操作时就会产生与其它开关不同的过电压。系统的分析这些过电压的产生，并讨论如何采取有效的抑制措施，对真空开关的推广和安全运行都有一定的意义。
　　 操作过电压是由系统故障或开关操作等引起的过渡过程过电压。由于操作，暂态过程使电力系统中的电容、电感等储能元件的工作状态发生了变化。电感元件存储的磁场能会转化为电场能存储于电容元件中，电容元件存储的电场能也会在某一瞬间转变为磁场能存储于电感元件中，这种情况下会产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。为了保证电力系统的安全、可靠、经济运行，迫切需要对暂态过电压进行监测与分析研究。
　　 本文以现场实测的电力系统过电压数据为研究对象，通过将过电压数据还原为实时波形，得出各个过电压波形的参数，从而进行过电压分析及其保护研究。本文先对真空开关各种操作过电压产生过程进行理论分析，为过电压分析及保护仿真研究提供了理论依据。接着通过对攀枝花某企业变电所实测过电压数据进行统计与分析。通过还原过电压的波形，从而能够得出过电压的幅值大小、持续时间、陡度等相关参数，运用数理统计方法对三相对地过电压倍数进行统计分析，得出操作过电压倍数的概率密度分布。由此提出对该变电所绝缘配合的建议，从而可以避免过电压的累积效应而逐渐削弱电气设备绝缘水平的发生，具有一定的工程意义。最后运用ATPDraw软件对三种操作过电压进行了保护仿真研究。仿真中提议用可控电阻来模拟真空电弧特性。仿真中运用带合闸电阻的开关、RC阻容装置及其氧化锌避雷器来限制操作过电压，并取得了一定的成效。本文对真空开关操作过电压的产生、波形分析及其保护措施的研究，可以为该变电所进行过电压保护提供依据，具有重要的指导意义。