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摘 要 结合电力系统配网线路运行参数特征，探究其对空载合闸时过电压的影响，利用在线监测及仿真模拟系统，重点表述断路器合闸时间。
关键词 过电压；空载线路；重合闸；配电网
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0065-02
城市内架空线路建设受阻，线路入地改造、新建电缆回路逐渐增加，就目前来看配网线电缆线路占比每年的增长速度极快，另外市郊、农村地区又普遍存在供电半径过长，短时期内无法立即改造的现状，以上种种均使配网线路对地电容大幅增长，导致变电站出口处电容效应问题凸显。配网系统绝大多数为小接地电流系统，这样对于电容的补偿作用极低，在线路故障跳闸后合闸或重合线路时，就会因为电容电压的作用引起工频电压幅值的大幅升高，从而产生电力系统中最为常见的操作过电压。
目前城市配电网的空载合闸过电压的研究课题不多，方式方法也都各有各得说法。本文主要是要利用在线监测系统及仿真软件，结合运行实际建立模型并分析数据，重点对过电压产生过程中的时间影响、合闸电阻值影响等进行分析，并结合模拟结果实施有效的抑制措施。
1 线路空载合闸理论分析
从上式可以看出，线路空载合闸产生的过电压主要是电容电感产生的震荡电压作用于工频电压上，此时震荡电压的大小直接影响工频电压幅值。
2 建立數据仿真模型
为方便模拟计算分析，在现运行中的具有代表性的线路作为实例，10 kV某线路为架空导线与电缆混合配网线路，线路长度约25公里，采取的方法是利用在线数据监测系统进行故障时段的数据统计，再根据所测数据进行仿真模拟，即采样分析线路合闸操作后，电压波形发生的变化与合闸时间、合闸电阻及相互配合的逻辑关系。
1）线路重合时间对合闸电压的影响。
在配网系统中，稳态情况下电源电压时程正弦交变的，但在合闸时刻系统参数的突变影响方程计算的条件，从而震荡电压的幅值随之变化，这里重合的时间也会直接影响到过电压的最大幅值。
基于运行数据进行故障后不同时刻重合的仿真模拟，监测正弦电压周波内不同合闸时刻的过电压幅值情况，曲线关系如图1所示。由图可以看出，空载线路的重合闸时间直接影响过电压幅值，过电压幅值最大的时刻分别在0.025s和0.035s这两个时刻，此时的电压幅值达到系统额定电压的2.3～2.4倍，另一方面在电压过0.02s的这一时刻，合闸过电压为最低，故我们可以将0.02s这一时刻定义为合闸电压零点。
上述所模拟的是假设线路没有残余电荷的情况下的分析结果，不过根据过电压产生的基础原理可知，当线路或多或少的会存有一定的残余电荷，这样线路合闸瞬间所产生的操作过电压的幅值将大于上述分析的结论。
空载线路合闸的时间是不确定的，所以不同时刻合闸所产生的过电压幅值也不确定，这样用控制合闸时间的方法抑制过电压存在一定的难度，但是在综合治理方面仍然有一定的借鉴作用。
2）断路器并联电阻对合闸电压的影响。
在线路开关并联一组合闸电阻是现如今较为常见的一种抑制过电压的方法，其原理也比较容易理解，就是在断路器并联一个电阻同时在串联一个辅助开关，合闸动作时辅助开关先合闸，经过一定时刻主开关在进行合闸，一方面增加断路器断口从而使得各断口电压分别均衡，另一方面并联电阻可以抑制感性电流所产生的过电压。
但是如何选取并联电阻的阻值需要进一步确定，试分析合闸可以简略的分为两个阶段，即前期辅助开关先合闸这时为了增强阻尼降低过电压，则阻值小为好，而当主开关合闸后，短接的电阻使得回路震荡降低从而降低电压幅值，此时电阻值越大越好。为进一步综合考虑两者的共同要求，选取一个适当的阻值极为重要，分析过电压的幅值随并联电阻阻值大小的变化关系，其结果。
并联电阻阻值的递增出现了过电压由高到低，再由低到高的一个变化过程，从图中数据可以看出在阻值近似160Ω时过电压的幅值相对最小，最接近稳态电压。
3）断口开关动作时间配合对过电压的影响。
前面分析了并联电阻对抑制过电压的效果，但是在并联电阻的同时必须是要形成多断口开关的，开关的合闸间隔时间是否对抑制过电压有一定的影响呢，采取进一步的仿真模拟进行证明，辅助开关合闸后间隔时间不同合上主开关，此时并联电阻按照之前得出的160Ω的最佳方案，模拟结果如表1数据显示。由于空载合闸时的不确定性，我们也将选取几个合闸时间来分析其对结果是否有一定的影响。
由表1数据显示可看出，断口开关间隔合闸时间可在一个周期内进行取值，间隔时间控制在6ms～14ms之间，此时电压幅值相对最小。
3 结论
通过选取有代表性的电缆、架空混合线路进行数据仿真模拟，分析了线路重合闸时间、并联电阻阻值以及合闸时间配合方面对合闸过电压幅值的影响，从而提出了对于抑制10 kV配网线路合闸过电压问题的相应应对措施：
一是在断路器处进行并联电阻的改造可以有效的减少合闸是过电压的幅值。如果电阻值选择得当基本可以消除合闸是所产生的过电压。
二是多断口开关间合闸时间的配合关系，也可以进一步降低过电压幅值，综合电阻的热效应以及时间间隔太小的因素来考虑，将各断口的合闸动作间隔时间控制在6至14秒最为合适。
参考文献
[1]张鹏.真空断路器空载合闸操作过电压分析及仿真研究[J].低压电器，2012.
[2]张焱，李文秋，张安斌.空线操作过电压抑制的新方法[J].江苏电机工程，2008.
[3]张纬钹，何金良，高玉明.过电压防护及绝缘配合[M].北京：清华大学出版社，2005.
关键词 过电压；空载线路；重合闸；配电网
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0065-02
城市内架空线路建设受阻，线路入地改造、新建电缆回路逐渐增加，就目前来看配网线电缆线路占比每年的增长速度极快，另外市郊、农村地区又普遍存在供电半径过长，短时期内无法立即改造的现状，以上种种均使配网线路对地电容大幅增长，导致变电站出口处电容效应问题凸显。配网系统绝大多数为小接地电流系统，这样对于电容的补偿作用极低，在线路故障跳闸后合闸或重合线路时，就会因为电容电压的作用引起工频电压幅值的大幅升高，从而产生电力系统中最为常见的操作过电压。
目前城市配电网的空载合闸过电压的研究课题不多，方式方法也都各有各得说法。本文主要是要利用在线监测系统及仿真软件，结合运行实际建立模型并分析数据，重点对过电压产生过程中的时间影响、合闸电阻值影响等进行分析，并结合模拟结果实施有效的抑制措施。
1 线路空载合闸理论分析
从上式可以看出，线路空载合闸产生的过电压主要是电容电感产生的震荡电压作用于工频电压上，此时震荡电压的大小直接影响工频电压幅值。
2 建立數据仿真模型
为方便模拟计算分析，在现运行中的具有代表性的线路作为实例，10 kV某线路为架空导线与电缆混合配网线路，线路长度约25公里，采取的方法是利用在线数据监测系统进行故障时段的数据统计，再根据所测数据进行仿真模拟，即采样分析线路合闸操作后，电压波形发生的变化与合闸时间、合闸电阻及相互配合的逻辑关系。
1）线路重合时间对合闸电压的影响。
在配网系统中，稳态情况下电源电压时程正弦交变的，但在合闸时刻系统参数的突变影响方程计算的条件，从而震荡电压的幅值随之变化，这里重合的时间也会直接影响到过电压的最大幅值。
基于运行数据进行故障后不同时刻重合的仿真模拟，监测正弦电压周波内不同合闸时刻的过电压幅值情况，曲线关系如图1所示。由图可以看出，空载线路的重合闸时间直接影响过电压幅值，过电压幅值最大的时刻分别在0.025s和0.035s这两个时刻，此时的电压幅值达到系统额定电压的2.3～2.4倍，另一方面在电压过0.02s的这一时刻，合闸过电压为最低，故我们可以将0.02s这一时刻定义为合闸电压零点。
上述所模拟的是假设线路没有残余电荷的情况下的分析结果，不过根据过电压产生的基础原理可知，当线路或多或少的会存有一定的残余电荷，这样线路合闸瞬间所产生的操作过电压的幅值将大于上述分析的结论。
空载线路合闸的时间是不确定的，所以不同时刻合闸所产生的过电压幅值也不确定，这样用控制合闸时间的方法抑制过电压存在一定的难度，但是在综合治理方面仍然有一定的借鉴作用。
2）断路器并联电阻对合闸电压的影响。
在线路开关并联一组合闸电阻是现如今较为常见的一种抑制过电压的方法，其原理也比较容易理解，就是在断路器并联一个电阻同时在串联一个辅助开关，合闸动作时辅助开关先合闸，经过一定时刻主开关在进行合闸，一方面增加断路器断口从而使得各断口电压分别均衡，另一方面并联电阻可以抑制感性电流所产生的过电压。
但是如何选取并联电阻的阻值需要进一步确定，试分析合闸可以简略的分为两个阶段，即前期辅助开关先合闸这时为了增强阻尼降低过电压，则阻值小为好，而当主开关合闸后，短接的电阻使得回路震荡降低从而降低电压幅值，此时电阻值越大越好。为进一步综合考虑两者的共同要求，选取一个适当的阻值极为重要，分析过电压的幅值随并联电阻阻值大小的变化关系，其结果。
并联电阻阻值的递增出现了过电压由高到低，再由低到高的一个变化过程，从图中数据可以看出在阻值近似160Ω时过电压的幅值相对最小，最接近稳态电压。
3）断口开关动作时间配合对过电压的影响。
前面分析了并联电阻对抑制过电压的效果，但是在并联电阻的同时必须是要形成多断口开关的，开关的合闸间隔时间是否对抑制过电压有一定的影响呢，采取进一步的仿真模拟进行证明，辅助开关合闸后间隔时间不同合上主开关，此时并联电阻按照之前得出的160Ω的最佳方案，模拟结果如表1数据显示。由于空载合闸时的不确定性，我们也将选取几个合闸时间来分析其对结果是否有一定的影响。
由表1数据显示可看出，断口开关间隔合闸时间可在一个周期内进行取值，间隔时间控制在6ms～14ms之间，此时电压幅值相对最小。
3 结论
通过选取有代表性的电缆、架空混合线路进行数据仿真模拟，分析了线路重合闸时间、并联电阻阻值以及合闸时间配合方面对合闸过电压幅值的影响，从而提出了对于抑制10 kV配网线路合闸过电压问题的相应应对措施：
一是在断路器处进行并联电阻的改造可以有效的减少合闸是过电压的幅值。如果电阻值选择得当基本可以消除合闸是所产生的过电压。
二是多断口开关间合闸时间的配合关系，也可以进一步降低过电压幅值，综合电阻的热效应以及时间间隔太小的因素来考虑，将各断口的合闸动作间隔时间控制在6至14秒最为合适。
参考文献
[1]张鹏.真空断路器空载合闸操作过电压分析及仿真研究[J].低压电器，2012.
[2]张焱，李文秋，张安斌.空线操作过电压抑制的新方法[J].江苏电机工程，2008.
[3]张纬钹，何金良，高玉明.过电压防护及绝缘配合[M].北京：清华大学出版社，2005.