2017 年
第36卷第10期
浙江电力
ZHEJIANG  ELECTRIC  POWER
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DOI : 10.19585/j .zjdl .201710011 文章编号：1007-1881(2017)10-0055-04
中图分类号：TM 732
文献标志码：
B
采用断路器首端投切方式治理35 kV 并联电抗器
操作过电压
金佳敏\郑一鸣2袁陈宜斌\万晓1
(1.国网浙江省电力公司温州供电公司，浙江温州325000;2.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014)
摘要：断路器在开断35k V 并联电抗器过程中，会产生严重的操作过电压问题，严重威胁35k V 系 统设备绝缘。研究表明，通过在并抗中性点末端加装断路器进行投切能有效治理开断过电压问题，但 是中性点不具备分相引出条件的并抗不具备改造条件。针对以上治理困难，提出了在并抗首端安装 110k V 电压等级SF 6断路器的治理措施，通过现场试验验证结果表明，采用首端110k V 断路器投切 并抗能有效治理过电压问题。关键词：并联电抗器；操作过电压；空母线；首端投切；过电压治理
Switching  Overvoltage  Control  of  35 kV  Shunt  Reactor  by  Head  End
Switching  of  Breaker
JIN  Jiamin1，ZHENG  Yiming 2, CHEN  Yibin1，WAN  Xiao 1
(1. State  Grid  Wenzhou  Power  Supply  Company，Wenzhou  Zhejiang  315000, China ；
2. State  Grid  Zhejiang  Electric  Power  Research  Institute，Hangzhou  310014，China )
Abstract : In  the  process  of  35 kV  shunt  reactor  breaking ， serious  switching  overvoltage  i s  generated  t h a t
threatens  equipment  insulation  of  35 kV  system . I t  can  e ffectively  handle  switching  overvoltage  t o  i n s t a l l  a breaker  a t  the  end  of  shunt  neutral  point . However，neutral  points  without  leadouts  can  not  be  transformed . Therefore，the  paper  suggests  i n s t a l l i n g  110 kV  SF 6 c i r c u i t  breaker  a t  the  head  end  of  shunt  reactor . The  f i e l d  t e s t  shows  t h a t  head  end  switching  of 110 kV  breaker  can  effect i v e l y  control  overvoltage .
Key  words : shunt  reactor ； switching  overvoltage ； no-load  busbar ； head  end  switching ； overvoltage  control
在并抗中性点末端加装断路器进行投切是最佳治 理措施。但是在实施过程中，中性点末端不具备
分相引出条件的并抗无法按照以上措施进行治 理。以下根据并抗开断过电压的机理[1-3]，提出在 首端安装110k V 电压等级SF 6断路器的治理措 施，通过现场试验验证表明治理效果良好，对治 理35k V 并抗开断过电压具有现实意义。
1 35 k V 并抗操作过电压机理
35k V 系统真空断路器在开断并抗时，断路 器两侧存在明显的自由振荡，引起真空断路器首 开相断口恢复电压快速上升，其速度远大于灭弧 室绝缘恢复速度，造成断路器首开相连续复燃； 首开相复燃有明显的电压级升效应，造成复燃连 续发生并不断增强，引起暂态电流耦合到后两相
引言
随着城市电网供电规模日益增长，220 k V 变 电站35k V 并联电抗器(以下简称并抗)安装数量
也快速增长。截至2017年，浙江电网在运35kV  并抗共93组，由此带来的开断35k V 并抗产生 的操作过电压问题非常严重。特别是35k V 母线 无出线情况下，真空断路器开断并抗，母线侧存 在严重过电压风险，造成设备绝缘故障频发，主 要以35k V 侧所用变压器烧毁、相间绝缘击穿等 故障为主。现有35k V 系统设备的绝缘配置、以 及传统避雷器的过电压保护，完全无法满足并抗 开断过电压要求。
文献[1]对35k V 并抗开断过电压故障案例进 行了汇总，对产生过电压的机理进行研究，提出
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上，引起后两相断路器电流出现高频暂态过零点 被熄弧开断，引发更加强烈的截流过电压。根据有关研究表明，当系统为空母线时，由 于母线侧对地电容接近甚至小于并抗侧对地电 容，三相断开口的连续击穿对母线侧产生强烈冲 击，母线侧相对地、相间过电压强度将分别达到 约100k V 和200k V [2]。现有35k V 系统设备的绝 缘配置以及传统避雷器的过电压保护，完全无法 满足并抗开断过电压防治的要求，迫切需要采取 措施进行治理。
2常规治理手段
采用35k V 电压等级SF 6断路器同样存在开
断过电压问题，文献[2]在实际投切测试中，发现 采用SF 6断路器同样存在类似的操作过电压问 题。因此，采用35k V 真空断路器或SF 6断路器 开断35k V 并抗时，均会产生过电压情况。前期 研究的治理措施主要有两类[1-3]院
(1) 并抗侧安装匝间避雷器、安装相间避雷
器、母线侧安装阻容吸收器、增加母线线路出线
等措施。这类措施属于被动的防治措施，即在过
电压产生后通过电压保护器或增加母线侧电容进
行防护，无法从根本上治理开断过电压情况。
(2) 在电抗器中性点侧加装避雷器和断路器， 通过电抗器中性点末端断路器进行投切，如图1
所示。利用并抗对系统自由振荡、高频电流的阻
塞作用，能够遏制首开相复燃、以及后续高频电 流过零熄弧的发生。这种治理措施非常有效，已 在浙
江省推广应用。
35
kV 系统
断路器1
电缆
并抗
断路器2
避雷器
图1中性点侧断路器投切示意
但是变电站现场存在大量油浸式并抗，其中 性点不具备分相引出条件，因此也就不具备中性 点投切改造条件，给现场实施带来非常大的困难。
3首端110 k V 断路器投切模式
针对油浸式并抗中性点不具备分相引出条件、
无法在末端加装断路器进行治理的困难，提出在 35k V 并抗首端和连接电缆的末端安装110k V S F 6 断路器的治理措施，其系统如图2所示。改造后 的投切功能如下：
(1) 原断路器功能不变，具备保护跳闸、遥 控功能。(2)
新安装电抗器首端110k V 断路器，具备
遥控功能，用于日常投切。
(3) 电抗器首端开关前后，各安装1组避雷 器，用于断路器分闸状态的过电压保护。
35
kV 系统
断路器1
电缆
110
kV 断路器
并抗
--1=1~ 1=1 J
^---1
避雷器
避雷器
图2首端110 k V 断路器投切示意
其主要机理是院充分利用高电压等级SF 6断
路器断口开距大、灭弧能力强、不易复燃和重燃
reactor电抗器
的特性，避免了因首开相恢复电压过高而产生复 燃、重燃现象，从源头上规避了过电压情况的发 生。目前普通国产额定电压为126k V 的SF 6断路 器，其隔离断口额定短时工频耐受电压达到300 k V [15]，完成能够满足以上要求。经P S C A D 仿真 表明，当采用首端110k V S F 6断路器开断并抗 时，断路器首开相没有复燃情况，母线侧电压正
常，仿真波形见图3。
图3首端110 k V S F 6断路器开断并抗母线电压
仿真波形但是，110k V S F 6断路器截流离散性更高， 可能会产生过高的截流过电压值，需要在实际投 切测试中进一步验证。
4现场验证测试
为检验首端投切治理模式的过电压效果，
进
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时间/滋
s
图5原真空断路器投切测试35 k V 母线侧电压波形从试验过程和母线电压上波形分析，均检测 到35k V 母线存在过电压现象，主要表现为：35 k V 系统母线电压发生自由振荡情况，振荡呈阻 尼特征，自由振荡频率约1k H z ，持续时间约5
m s 。可以判断在原真空断路器开断电抗器过程
中，断路器首开相发生了疑似复燃的现象，并由 此带来了电压级升效应，35k V 母线发生过电压 情况。由于现场35k V 母线压变为4T V 接线方
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时间/滋
s
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时间/滋
s
4.2原真空断路器开断测试
采用原真空断路器共投切电抗器2次，均检 测到35k V 母线存在过电压现象，主要表现为35
k V 系统母线电压发生自由振荡情况。以第2次开 断时35k V 母线电压为例，其波形如图5所示， 最高单相电压峰值70k V ，为正常电压峰值的 2.46倍，最高相间电压峰值约110k V 。
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时间/滋
s
图4首端110 k V 断路器投切测试35 k V 母线侧
电压波形
从试验过程和母线电压波形上分析，可以判 断在首端110k V 断路器在投切35k V 电抗器过 程中，首端110k V 断路器正常开断，未发生复燃、 重燃以及由此带来的电压级升效应，35k V 母线 未检测到明显过电压。仅检测到2次断路器首开 相开断截流电压干扰，考虑由于110k V S F 6断路 器截流离散性较高，这一特征符合110k V S F 6断 路器开断的特性。根据突变电压峰值、持续时间 判断对35k V 母线绝缘威胁可以忽略不计。
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行了现场试验验证。分别采用首端110k V 断路器 开断和原真空断路器开断2种模式，对比2种不 同投切方式下，35k V 母线侧电压情况。测试仪 器采用采样频率为100 M H z 的宽频电压记录器。
4.1首端110 kV 断路器开断测试
在10次分闸过程中，记录到第2次、第4 次分闸时的35k V 母线电压波形。其余8次切电 抗器，由于母线电压突变未达到电压监测装置电
压突变启动值，因此未启动记录。以第2次开断 时35k V 母线电压为例，其波形如图4所示。单 相最高电压峰值约为35k V ，为正常电压峰值的1.2 倍。
5
050505050505053 3 2 2 11 - 112 2 3 3
-
-----5^015^0^5^0^
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01510151d r 2-211 I
1122-c ^ -----
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V
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式，其阻尼特性明显好于3T V接线方式，振荡持
续时间更短。
5结论
通过对首端110k V S F6断路器开断35k V电
抗器研究和实测，可以得出如下结论院
(1) 35k V空母线上真空断路器开断35k V并 抗时，35k V母线侧过电压情况及其严重，特别
容易引起35k V设备绝缘故障，必须采取措施进
行治理。
(2) 采用首端110k V S F6断路器开断并抗时，断路器电流开断特性十分良好，没有发生复燃、
重燃现象，可以从根本上避免并抗开断过电压情
况的发生；也没有发生因110k V S F6断路器截流
离散性较高，而产生过高的截流电压值，仅检测
到2次截流电压干扰，其过电压特征是“一过性”
的，未造成系统自由振荡，对35k V系统危害可
以忽略不计。
渊3)对于中性点不具备分相引出条件的35k V
油浸式并抗的过电压治理改造，推荐采用首端
110k V电压等级SF6断路器投切治理模式；而具
备分相引出条件的35k V油浸式并抗的过电压治
理改造，仍然建议采用中性点末端投切的方式。
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收稿日期：2017-07-26
作者简介：金佳敏(1981)，男，高级工程师，从事变电设备检
修、运维技术管理工作。
(本文编辑：徐晗）
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编辑部摘编

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