均压电容器在电力系统中的作用

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  【摘要】高压断路器是电力系统中最重要的控制电器。当系统出现短路故障时,它应能可靠地动作,迅速切除故障。但由于电网电压较高,电流较大,当断路器断开电路时,触头问会出现电弧,只有将电弧熄灭,才能断开电路。而恢复电压上升速度愈小,电弧就愈容易熄灭。为了降低恢复电压上升速度及降低熄弧时的过电压,通常在断路器触头间并联一个电容器,即均压电容。本文所论述的就是均压电容的作用及对系统的影响。
  【关键词】均压电容器电力系统作用
  在现代超高压的断路器中,常采用多个灭弧装置串联的积木式结构,形成多断口断路器。对于这种断路器,电压在各断口上分布不均匀,影响到整个断路器的灭弧能力。
  1均压电容器的概述
  1.1均压电容器的概念
  电力电容器是一种无功补偿装置。电力系统的负荷和供电设备如电动机、变压器、互感器
等,除了消耗有功电力以外,还要“吸收”无功电力。如果这些无功电力都由发电机供给,必将影响它的有功出力,不但不经济,而且会造成电压质量低劣,影响用户使用。电容器在交流电压作用下能“发”无功电力(电容电流),如果把电容器并接在负荷(如电动机)或供电设备(如变压器)上运行,那么,负荷或供电设备要“吸收”的无功电力,正好由电容器“发出”的无功电力供给,这就是并联补偿。并联补偿减少了线路能量损耗,可改善电压质量,提高功率因数,提高系统供电能力。
  1.2均压电容器的分类
给皂器  常用的均压电容器有以下几种类型,一是瓷外套充SF6型,其中包含了很多个陶瓷电容原件,这些原件经过串联以及并联设计连接在一起,外部由套管封装,主体为白,封装套管材料下一般为二氧化硅。内部充SF6发挥绝缘作用;其次是复合外套油浸全膜介质型,其中包含若干个全膜电容原件,这些原件之间是串联关系,套管内充满电容器油,这种均压电容器的最大特征就是容量大但是体积小,因此应用较为广泛;最后是瓷外套油浸膜纸介质型,同样是由若干个电容原件组成,这些原件之间也是串联关系,不同的是外套材料为瓷,因此这种均压电容器不仅容量大,且绝缘水平较好,一般在高压断路器中的应用较多。
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  2.1断路器与均压作用
  电力系统在改变原有运行状态时,要有投入或者是退出动作,设备在发生故障以后,为了维护电力系统的正常运行,断路器就要做出动作,将故障位置从系统中切除,这一过程中电弧会经历从产生到熄灭的过程。形成电弧时,实际上就是触头中性质点发生游离,系统电流在狐系中产生热量,在这种热量的作用下,中性质点的作用得维系,导致游离速度增加,生成正离子以及电子,我们将此成为热游离现象,而热游离是电弧得以维系的原因。电弧的熄灭实际上就是中性质点游离停止的过程,触头间的绝缘强度足够大,短路器的断开动作才会成功。为了实现这一目标,一是要合理选择灭弧介质,二是断路器采用多断口,保证灭弧的顺利进行。选择使用多段口电压器的最大问题就是均压问题,如果各个段口之间无法保证均压,就无法按照计划将故障设备断开。对此,人们尝试使用均压电容器,使各个断口的电压更加平稳,提升断路器的灭弧能力。
  2.2均压电容器发挥作用的过程
  需要将均压电容器与断路器各个断口并联,当开关处于关合状态时,电容器并不发挥作用。而一旦开关处于分闸状态,断路器中的所有断口之间就形成一种串联关系,由于压降原因,各个断口之间会产生电位差,出现电压分布不均衡问题。为了将这种不均衡消除,就需要均压电容器发挥作用,其主要发挥一种“充电”作用,向对应的断口充电,达到断口间的电压平衡。除此之外,开关断开过程中,在均压电容器的作用下,恢复电压幅值可以得到有效控制,这样一旦出现开关故障,故障电流的负荷就会被明显降低,这是因为容性电压元件具有不可跃变性,能够有效降低故障对设备以及整个电力系统损伤。
  试验计算证明,在每个断路器中并联电容以后,几个断口处的电压就可以达到稳定平衡,断口所对应的灭弧室也几乎可以同时熄灭电弧,断路器的灭弧能力就大大提升,发生故障以后,在断路器作用下故障部位可以被及时切除,缩小故障影响面积,维护电力系统的正常运行。而系统在发生两相或者是三项短路时,开关断开时没有相应的接地点,因此即使断口没有并联均压电容器,电压也是均匀分布的,断路器可以正常工作。均压电容器的绝缘性对断路器能否正常工作产生重要影响,为了防止电弧没有熄灭导致的过电压问题,最好在均压电容器上安装在线监控装置,对其状态进行实时监控。
  3结语
  以上论述了均压电容的作用及对系统的影响,均压电容给断路器灭弧带来了很大的好处,但同时由于电容拙合作用也给停电备用的母线产生了一定的电压。在实际运行中,所有从事电网调度及发电厂、变电所运行和检修人员都必须充分认识这一点,设法消除均压电容对相连系统产生的荆合电压,保证人身安全、设备和电网的安全运行。
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