[发明专利]一种特高压工程用投切电容器组断路器电寿命试验方法

说明书

技术领域

本发明属于特高压工程用开关设备试验领域，具体涉及一种特高压工程用投切电容器组断路器电寿命试验方法。

背景技术

特高压电网送电功率变化大、无功电压控制问题十分突出，投切主变三次侧的电容器组是控制系统电压的重要手段。特高压交流试验示范工程无功补偿电容器组电压高、容量大，系统计算提出，荆门和晋东南特高压变电站要求投切电容器组断路器额定电压145kV，额定电容器组开断电流1600A。另外，特高压系统电容器组断路器作为电容器组投切的主要手段，投切电容器组频率高，日频次可高达3～4次，对电寿命提出了很高的要求，而现有产品普遍存在电寿命严重不足的问题。我国特高压交流试验示范工程中使用中的电容器组断路器电寿命摸底试验验证电寿命不到1000次，不能满足特高压工程需要。电容器组断路器电寿命不足时可能发生重击穿，产生重击穿过电压，威胁电容器组设备安全，而对此过电压尚缺乏有效的保护手段，所以可能对特高压系统安全运行产生严重威胁。随着特高压电网的发展，电容器组断路器电寿命不足的影响将愈加显著，所以急需开展高寿命电容器组断路器的研制、试验验证及工程应用。而针对特高压工程的特殊需求，世界上尚未进行过如此高寿命电容器组断路器的试验验证。

特高压交流变电站内主变高、中压侧电压处于不同运行水平时，第三绕组投入容性无功补偿时，第三绕组电压也在不同的水平。若第三绕组电压超过最高运行电压，无功补偿设备将不能投入运行。因而，以第三绕组最高运行电压为标准，计算得出的无功补偿容量是衡量主变无功补偿能力的最直接指标。

表1为主变第三绕组投入1500Mvar容性无功补偿时第三绕组的电压特性，备注栏为若第三绕组电压超过最高运行电压，允许投入的最大容性无功补偿量。主变中压侧分接头在最大位置时，高压侧电压在1000～1100kV，中压侧电压在500～550kV时，投入1500Mvar容性无功补偿时第三绕组电压均不会超过最高运行电压126kV。随着主变分接头位置的降低，第三绕组电压将升高，某些情况下电压会超过最高运行电压，如中压侧分接头在中间位置时，若中压侧电压为550kV，则第三绕组电压在128.9～130kV之间，这种情况下只能允许投入1000Mvar的容性无功补偿。若主变分接头在最小位置，允许投入的容性无功补偿容量进一步降低，最低为270Mvar。可见，该方案下某些运行方式下，低压侧无功补偿能力将受限，最严重时只能投入270Mvar容性无功补偿。主变最大容性无功补偿容量范围为270～1500Mvar，实际运行中可根据系统运行条件合理配置分接头位置，从而保证第三绕组能够实现满容量无功补偿。

表1

特高压交流试验示范工程中，110kV侧无功补偿装置采用不接地方式，采用该方式运行可靠性更高。对于无功补偿电容器组，避雷器安装位置通常有两种方式，一种是避雷器安装在并联电容器组的端对地之间，简称MOA方式A，如图1,；另一种是避雷器安装在并联电容器串抗的端对地之间，简称MOA方式B。如图2所示。特高压交流试验示范工程中采用MOA方式A，该方式能够降低电容器组过电压保护水平。

通过对无功补偿装置的各种运行方式进行系统计算，结合实际情况，投切电容器组断路器技术参数如表2所示。

表2

投切电容器组断路器开断电容器组电流过程中恢复电压高，持续时间长，容易出现重击穿产生过电压，对无功补偿装置和系统绝缘构成严重威胁，由于投切电容器组断路器动作比较频繁，所以要求很低的重击穿概率（C1级）。投切电容器组断路器要关合高幅值、高频涌流，幅值比电容器正常工作电流大几倍至几十倍，频率可达几千赫兹，容易造成触头熔焊、烧损、零件损坏及绝缘损伤等。涌流以背对背电容器组关合时最为严重，由于电容器组间安装位置较近，其间电感很小，所以投入电容器组时，已投入电容器组会向拟投入电容器组充电，产生幅值和频率都很高的涌流。所以断路器的电容器组电流开合性能验证非常重要，事关开关性能，对系统安全运行具有重要影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种特高压工程用投切电容器组断路器电寿命试验方法，通过ATP仿真验证，试验结果符合标准及特高压工程对投切电容器组试验的各项要求，并且，利用合成回路和LC振荡回路进行试验，不但降低了试验站对试验装备的过载投入，也降低了长时间、大数量的电寿命试验带来的设备安全风险。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种特高压工程用投切电容器组断路器电寿命试验方法，所述方法包括以下步骤：