解决无功补偿装置投切电容器组过电压问题装置

小编通过无功补偿相关资料文献了解到，其无功补偿装置在投切电容器组时，会出现较高过电压，能造成断路器相间击穿，开关柜绝缘损坏，出现母排击穿，绝缘子击穿等危害，最为严重的是，会造成电抗器的匝间短路，烧毁电抗器，对电力系统稳定运行影响很大。因此，专注直流偏磁治理的安徽正广电公司专家人员对此进行了一番研究证明。

由《变压器类设备典型故障案例汇编2006-2010》中电抗器故障汇编得知，干式电抗器故障的原因基本都是因为匝间绝缘击穿、放电引起的。针对此问题安徽正广电技术专员们进行了进一步挖掘。

为什么匝间绝缘这么容易被击穿？加大绝缘水平就可以了。我们知道，电抗器是一种电感线圈，它的性质决定了它的绝缘水平不可能做的很高。另外，无功补偿装置投切频繁容易导致电抗器匝间绝缘老化，运行时间一长，势必会达不到应有的绝缘水平，匝间绝缘会被击穿。

那么产生该现象的原理是什么呢？

（1）无功补偿装置是通过断路器的投切来实现系统的无功补偿的。在断路器开断过程中，合闸时会有一个合闸弹跳过程；如果合闸时，电流刚好即将过零点，由于真空断路器的截流作用，无功补偿装置中电容、电抗形成的回路能量会相互充放电，形成高频振荡，产生很高的恢复电压，我们可以将串抗回路等效成一个电容、电感为主的回路，这样回路电压电流不能突变，一发生截流，必然会有高频振荡过电压，而该过电压在回路中无处释放，就会施加在电感的上，而来回振荡，电流又不能突变，很容易造成匝间的电位不均，这样电抗端部绕组分压会比较高，极易造成端部匝间击穿，电抗器易烧毁。

（2）电抗的高频过电压也可以通过电容传递到开关柜，在截流时，电抗产生高频截流过电压，一方面对自身端部匝间绝缘造成累积性伤害，同时通过电容向开关柜传递，此时电容电压停留在略大于相电压峰值上，到达开关柜的电压为一相当于相电压峰值的直流电压叠加一个高频截流过电压，与开关柜电源侧的电压叠加，一般会出现5倍以上的断口压差；相间也会出现较高的压差；因此，开关柜会出现灭弧室、母排、绝缘子击穿的事故。

综上所述，电容器组电抗器是过电压产生的源头。

问题来了！我们该如何解决上述状况呢？

一：采用低电涌真空灭弧室断路器，在真空断路器开断电抗器时，必然带来截流过电压问题，为了对减小截流过电压，因此在选用投切设备时，考虑断路器的截流性能，选取低截流值的真空断路器;若截流值太高，应考虑在断路器上加装并联电阻，从而达到合理选择设备参数，降低过电压出现机率的目的。这只能一定情况下降低其出现机率，治标不治本。

二：加装普通氧化锌避雷器，这种方法比较常用，但是避雷器通常只能限制过电压的幅值，系统出现高频过电压时，即使限制了幅值，但是有高频波的绝缘水平是比较低的，系统容抗会因高频原因急剧下降，表现为低阻抗性质，若此时开关柜内再有绝缘间距不足、污秽等因素，极易发生延面爬电击穿短路的现象，不能从根本上解决电容电抗器的过电压问题。

由此可知，上述解决方法都不能百分之百解决电网中无功补偿装置过电压引起的电抗器烧毁、开关绝缘击穿的问题。而安徽正广电公司的专家研发团队对此做了深入研究，经过上面的机理分析可以知道：产生过电压的源头是串联电抗，就近治理最简单合理，且不会影响到其他设备。最后正广电自主研发出了一种串联补偿电容器组过电压保护器装置。

关于该方案的原理，相信大家也会有些许的好奇！

通过机理分析可以了解，投切电容器组过电压的产生，实际上是电网参数发生变化后，电磁能量在电网的等效电容和等效电感间往复转化的强烈震荡和传播的一个暂态过程。在电场能量向磁场能量的转化过程中，跨接在限流电抗器两端的过电压保护器对电磁能量进行消耗，无论断路器是在合闸时发生的断口反弹（出现重燃）还是正常的分闸操作，电抗器两端均有可能出现至少2倍以上的高频振荡过电压。而在正广电公司自主研发的保护装置直接串在电抗器的两端，起一个保护作用，将过电压能量吸收并钳制在1.1倍电压左右，从而达到滤波电容器开关柜内过电压被有效限制的目的，即可有效的限制投切电容器组的过电压水平。

研发装置的过电压保护原理：是将正广电公司研发的串联补偿电容器组过电压保护器跨接在与串联补偿电容器组串联的电抗器两端。如下图所示：