一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关

本发明属于电力设备，具体涉及一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关。

背景技术：

1、目前电网中广泛采用并联电容器组进行系统的无功补偿。根据系统无功需要，可以使用若干电容器串或并联组成，其容量可以随意调整。并联电容器组既可以集中使用，也可以分散使用，具有运行方式灵活、功损耗较小、维护简单和价格低等优点，并且可以进行频繁的投切操作。然而，在投切过程中，断路器断口可能会出现暂态电压，其幅值可能超过断路器介质的恢复强度，导致重燃引起暂态振荡。这会在电容器回路中产生较大幅值的过电压，对电容器的运行安全构成威胁。因此，必须对过电压进行有效的防护措施。专利一种带串联电阻的永磁机构真空断路器组合装置和一种用于投切并联电容器组的开关参数优化方法中给出的带有串联电阻的开关方案，能够将发生单相重燃与两相重燃时的过电压限制在电容器绝缘承受范围之内，但如果发生多次重燃则可能对绝缘造成威胁。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，用于解决切除电容器过程中发生多相重燃以及多次重燃的过电压的技术问题。

2、本发明采用以下技术方案：

3、一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，包括避雷器，避雷器并联连接在永磁机构真空断路器组合装置的串联电阻两侧。

4、具体的，串联电阻与辅助开关串联后，再与主开关并联连接，主开关和辅助开关通过控制器进行分合闸操作。

5、进一步的，避雷器1ma电压大于等于正常分闸时主开关的断口电压，小于等于发生单相重燃时主开关的断口电压，避雷器1ma电压可取v＝k1*(1.627*log10(x+36.45)-2.606)，其中，x为串联电阻阻值，k1为裕度系数取1.1。

6、更进一步的，合闸时，控制器控制主开关闭合，辅助开关不动，分闸时，辅助开关先闭合，延迟td后主开关断开，延迟δt的时间后辅助开关断开。

7、再进一步的，分闸时，在延迟td后主开关断开时，串联电阻串入回路，通过延迟δt在辅助开关断开熄弧时，主开关三相灭弧室均完全打开。

8、再进一步的，分闸时，主开关在延迟δt内发生单相重燃，避雷器动作。

9、再进一步的，分闸时，主开关的开距大于辅助开关的开距，主开关在3～12ms内达到额定开距。

10、再进一步的，合闸时，延迟td考虑辅助开关的合闸时间，并乘以1.1～1.3的裕度系数；合闸时，δt＝(分闸指令传输分散性最大值+同型号断路器动作时间分散性最大值+燃弧时间)*1.1～1.3的裕度系数。

11、具体的，串联电阻的热容量大于等于160kj。

12、进一步的，串联电阻的阻值为k2*xc，k2为电阻率，取300％～460％，xc为工频下并联电容器组容抗。

13、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

14、一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，将避雷器并联连接在串联电阻两侧，当串联电阻开关两端电压即主开关断口电压超过避雷器1ma电压后避雷器动作，有效限制主开关的断口电压，降低主开关重燃的概率，保护并联电容器组和相关设备免受过电压的损害，提高系统的安全性和稳定性。

15、进一步的，串联电阻与辅助开关串联后，再与主开关并联连接，并通过控制器进行分合闸操作，通过主开关与辅助开关的动作，将电容器组的投切过程分解为两个较小的暂态过程。串联电阻的设置能够有效地抑制投切电容器组引起的瞬态冲击，将操作过电压限制在一定范围内，保护电网的安全稳定运行。通过控制器对主开关和辅助开关进行分合闸操作，可以确保操作的准确性和一致性。

16、进一步的，避雷器1ma电压大于等于正常分闸时主开关的断口电压，小于等于发生单相重燃时主开关的断口电压，避雷器1ma电压可取v＝k1*(1.627*log10(x+36.45)-2.606)，其中，x为串联电阻阻值，k1为裕度系数，取1.1，保证在正常分闸时避雷器不会发生动作，发生单相重燃后避雷器能够动作，进一步限制由单相重燃引发多相重燃以及多次重燃的可能性以及降低发生后的过电压水平。

17、进一步的，合闸时，控制器控制主开关闭合，辅助开关不动。由于串联电阻在限制分闸重燃和合闸涌流方面存在较大的电阻率差异，分闸重燃情况的威胁更大，主要对分闸进行限制，在该电阻率下，对合闸限制效果不明显，为确保操作的简单性和可靠性，合闸时辅助开关不动，串联电阻以及避雷器不发挥作用，分闸时，辅助开关先闭合，延迟td后主开关断开，延迟δt的时间后辅助开关断开。确保在主开关断开之前辅助开关已经闭合，保证了串联电阻在δt时间内能够起到阻尼作用。

18、进一步的，在延迟td后主开关断开时，串联电阻串入回路，抑制切除并联电容器组过程中可能发生的分闸重燃过电压，延迟δt在辅助开关断开熄弧时，主开关三相灭弧室均完全打开，避免出现辅助开关回路先于主开关回路开断的现象。

19、进一步的，主开关在延迟δt内发生单相重燃，避雷器动作，限制断路器的断口电压，降低重燃的概率。

20、进一步的，主开关的开距大于辅助开关的开距，保证主开关、辅助开关全部断开熄弧后仅辅助开关可能发生重燃。

21、进一步的，主开关的分闸速度快于普通断路器，在3～12ms内达到额定开距，保证串联电阻吸收的能量尽可能少。

22、再进一步的，选取延迟td时，需要考虑辅助开关的合闸时间，并乘以1.1～1.3的裕度系数，保证主开关收到分闸信号进行分闸时，串联电阻已投入运行，选取δt时，考虑主开关的分闸时间，δt＝(分闸指令传输分散性最大值+同型号断路器动作时间分散性最大值+燃弧时间)*1.1～1.3的裕度系数，保证辅助开关收到分闸指令时，主开关熄弧。

23、进一步的，串联电阻的热容量大于等于160kj，以保证串联电阻热容量满足工作要求。

24、进一步的，串联电阻阻值为k2*xc，k2为电阻率，范围为300％～460％，xc为工频下并联电容器组容抗，在该电阻下对于多个位置重燃的过电压与过电流有很好的限制效果。

25、综上所述，本发明能够抑制重燃过电压以及降低多次重燃的概率，提高运行安全性。

26、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，包括避雷器，避雷器并联连接在永磁机构真空断路器组合装置的串联电阻两侧。

2.根据权利要求1所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，串联电阻与辅助开关串联后，再与主开关并联连接，主开关和辅助开关通过控制器进行分合闸操作。

3.根据权利要求2所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，避雷器1ma电压大于等于正常分闸时主开关的断口电压，小于等于发生单相重燃时主开关的断口电压，避雷器1ma电压可取v＝k1*(1.627*log10(x+36.45)-2.606)，其中，x为串联电阻阻值，k1为裕度系数取1.1。

4.根据权利要求3所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，合闸时，控制器控制主开关闭合，辅助开关不动，分闸时，辅助开关先闭合，延迟td后主开关断开，延迟δt的时间后辅助开关断开。

5.根据权利要求4所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，分闸时，在延迟td后主开关断开时，串联电阻串入回路，通过延迟δt在辅助开关断开熄弧时，主开关三相灭弧室均完全打开。

6.根据权利要求4所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，分闸时，主开关在延迟δt内发生单相重燃，避雷器动作。

7.根据权利要求4所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，分闸时，主开关的开距大于辅助开关的开距，主开关在3～12ms内达到额定开距。

8.根据权利要求4所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，合闸时，延迟td考虑辅助开关的合闸时间，并乘以1.1～1.3的裕度系数；合闸时，δt＝(分闸指令传输分散性最大值+同型号断路器动作时间分散性最大值+燃弧时间)*1.1～1.3的裕度系数。

9.根据权利要求1所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，串联电阻的热容量大于等于160kj。

10.根据权利要求9所述的通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，其特征在于，串联电阻的阻值为k2*xc，k2为电阻率，取300％～460％，xc为工频下并联电容器组容抗。

技术总结
本发明公开了一种通过串联非线性电阻抑制重燃过电压的组合开关，避雷器与串联电阻并联后与一台断路器进行串联，再与另一台断路器进行并联。两台断路器通过控制器进行分合闸操作；在合闸时，控制器仅控制主开关闭合，辅助开关不动作；在分闸时，辅助开关先闭合，延迟td后主开关断开，再延迟Δt的时间后辅助开关断开。在发生重燃后，避雷器动作，限制断路器断口电压，从而降低了单相重燃引发的两相、三相重燃以及多次重燃的概率。该组合开关结构中的串联电阻和避雷器起到了重要作用，能够有效保护并联电容器组及相关设备，降低投切过程中的过电压和重燃概率，提高系统的运行安全性。且操作简单可靠，适用于投切并联电容器组的应用场景。

技术研发人员：杨兰均,张庆如,王超,翟春雨,王雪松,吕鑫,方国宝,岳永刚,张立国
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16