近区故障指的是离开断路器几百米到几千米之内的线路上发生的故障。由于断路器灭弧介质与熄弧方式改变时，α值变化较大且很难通过计算得出，因此断路器进行近区故障开断试验时应选择不同的ISS值进行试验。IEC高压断路器标准中规定：额定电压72.5kV以上，额定开断电流12.5kA以上，直接与架空线连接的断路器应进行单相近区故障试验，试验时的开断电流应选择为额定开断电流的75%和90%。......
2023-07-02
近区故障开断试验解析与优化
【摘要】：我国国家标准GB/T 4474—1992规定，额定电压63kV级及以上，额定短路开断电流大于12.5kA，现行IEC标准也规定，对额定电压为52kV及以上，额定短路开断电流超过12.5kA，且直接与架空线相联的三相断路器要求进行近区故障的开断试验。对近区故障而言，明显地存在长短燃弧时间的差异。
我国国家标准GB/T 4474—1992规定，额定电压63kV级及以上，额定短路开断电流大于12.5kA，现行IEC标准也规定，对额定电压为52kV及以上，额定短路开断电流超过12.5kA，且直接与架空线相联的三相断路器要求进行近区故障的开断试验。近区故障是由于距断路器端部有一段长约数百米至数千米的短线上因灭弧过程中所残留的电荷形成的行波振荡，导致恢复电压的初始阶段产生了高达数千周的锯齿形振荡波，它使恢复电压的初始上升陡度达到每微秒数千伏，甚至10kV以上。这条短线的阻抗很小，它不足以显著地限制短路电流。此时，断路器工作在接近于其额定开断电流值，且初始陡度极高的恢复电压下，因而难于切断。
图5-18 近区故障回路
—电源 U—断路器最高工作电压 XS—电源侧电抗 XL—线路侧电抗 IL—近区故障电流 QF—断路器 Z—线路波阻抗 L—从断路器到故障点的线路长度
如果线路很短，行波振频极高，但锯齿波的幅值不大；如果线段较长，行波振频较低，但锯齿波的幅值较高。因此，锯齿波的上升陡度在一定线长下有极大值。若干计算表明，出现此极大值时的线长约为3～8km。
试验回路可以是等价的电力线路，如图5-18所示。也可以是在试验站附近架设的等价架空短线，也可以是利用试验室的电源并采用由一定数目的链形元件组成的模拟线路的试验回路。模拟线路需经过证明其效果与等价的电力线路对断路器的作用相当，试验回路应为单相，它包括电源侧回路和线路侧回路。图5-19给出两种不同的模拟回路。
图5-19中，u为电源电压，Ls与Cs为电源侧的电感和电容，L与C为链式回路的电感和电容，i为近区故障短路电流。图5-19a为Π形链式回路，图5-19b为T形链式回路。若线路侧总电感为Ll，总电容为Cl，链数为N，则L=Ll/N，C=Cl/N，波阻抗为
，原则上串联的链数愈多，模拟的效果愈好，一般采用6～8个即能满足试验。
图5-19 近区故障试验时，输电线的模拟电路
a）Π形链式回路 b）T形链式回路
由于试验设备的限制，大多数近区故障试验只能采用合成试验的方法，我国采用并联电流引入回路即威尔合成回路进行试验，原理图如图5-20所示。试验回路为单相，它包括电源侧回路和线路侧回路。
我国的系统保护和断路器动作时间一般使短路时间约在0.05～0.06s，此时直流分量约为25%～30%，视系统条件有稍许变动，通常是在对称电流条件下进行试验。
对近区故障而言，明显地存在长短燃弧时间的差异。长燃弧时间的考验比短燃弧时间的考验严得多。这是因为，不仅燃弧时间变长了，而且在长燃弧时间下的弧长远大于短燃弧时间下的弧长，而电弧能量与弧长成正比。因此，在相位难于控制的试验中必须作若干次试验以便获得最长燃弧时间，或接近于最长燃弧时间。
图5-20 近区故障的合成试验回路
G—短路发电机 QFh—合闸断路器 QFf—辅助断路器 QFbs—试验断路器 L、C—电压源电感和电容 Ll—电流源的电抗器 C0、R0—调频电容和电阻 G2—点火球隙 SL—模拟架空线 G1—保护球隙
近区故障的开断电流按额定短路开断电流的75%、90%，电流频率、工频恢复电压，操作顺序和瞬态恢复电压按GB/T 4474—1992《交流高压断路器的近区故障试验》标准中的规定执行。
当在电力系统中进行试验时应尽可能降低接地点的接地电阻。如此值太大，将限制短路电流，并影响波动过程，并应尽可能使用电容值较小的电容分压器测量电压，如果这个电容值太大，将影响锯齿波过程，降低了它的上升陡度。
对300～500kV级线路而言，要考虑分裂导线对波阻抗的影响，分裂导线数可选定为每相2-3-4分裂。线路参数可采用IEC的推荐值，见表5-2。
表5-2 近区故障线路侧的标准参数表
表5-2中的恢复电压上升速率
。
锯齿波的线路侧第一峰值电压
由初始电压U0与幅值系数K来确定，即
（K值见表5-2）
锯齿电压到达第一峰值的时间tL可由RRRV求得，即
式中 IL——近区故障电流有效值。
从而可以求出对应于这一近区故障参数的短线长度为L=CtL/2，其中，C为光速。
有关现代高压电器技术的文章
- 详细阅读
-
空载长线开断试验优化详细阅读
切空载长线的性能必须由制造单位提出保证。当A相发生短路后，B、C相首、末端的断路器动作不同期，后跳开的断路器是切空载长线；当A相故障仍然存在，三相断路器重合失败再次分断，B、C相上首末端的断路器仍然不同期，因而后开断的那一相断路器是重复的切断空载长线—此种情况下的操作方式为“分—0.3s—合分”。如果是以三相断路器进行三相试验，则不需要控制相位，只需要进行10次试验即可。......
2023-07-02
-
网络试验与断路器开断能力测试详细阅读
网络试验即是把被试断路器接到下列所需的电网上，人为造成电网短路来进行断路器开断能力的试验。网络试验不需要专门的电源，投资费用较低，试验条件符合断路器实际使用情况，等价性好。要克服这些缺点，应在固定的地点建立固定的网络试验站。由于受电力系统短路容量的限制，网络试验站只能试验开断容量较小的断路器。为了扩大网络试验站的试验容量，常常把网络试验站与合成回路实验室结合在一起，达到开断试验的目的。......
2023-07-02
-
失步开断、关合能力试验详解详细阅读
目前，IEC所规定的，也为各国所引用的联络用断路器在反相下的开断电流额定值为断路器额定短路开断电流值的25%。因此，在进行反相开断试验时均只考虑单相，但电流和电压按首开相考虑。在国际电工委员会和我国标准中确定失步开断的恢复电压时，考虑到衰减，对两端均接地或均不接地的系统而言分别取恢复电压为2Up或2.5Up。失步开断时恢复电压的振幅系数取为1.25，这是IEC的推荐确定的。失步开断电流值不大，因此，长短燃弧时间的差异并不显著。......
2023-07-02
-
短路开断试验的规定和要求详细阅读
短路开断试验的目的是考核断路器在规定的恢复电压作用下，开断短路电流的能力。为使试验能够真实地反映断路器的实际运行情况，我国有关高压断路器的标准中，对短路开断试验的内容和方法都作了具体的规定。......
2023-07-02
-
开断能力试验等价性研究详细阅读
为了进行开断能力试验必须要有大容量的电源。为此，研究以较少的设备和投资去进行所需开断能力试验的方法得到很大的重视。试验断路器开断能力的方法很多，无论采用何种方法，均必须注意试验条件与被试断路器在实际系统中应用的等价性。特别是近年来高压断路器的电压等级和容量发展很快，对试验条件和设备的要求更高，试验方法和等价性更为重要。......
2023-07-02
-
开断试验方法及其限制与应用分析详细阅读
在积木式结构中，串联各单元的结构、工作条件、工作状态是基本相同的，只需取一个单元进行试验，因此实际试验电压就可以降低。这是一种受试验设备限制，不得已而采用的间接试验方法，以两次不同情况下的试验结果推断出的开断能力，等价性和可靠性均较差。目前分步试验已不能作为性能的验证试验，但可作为研究性试验，用以确定试品的最大开断电流。......
2023-07-02
-
如何应对失步故障以及断路器开断详细阅读
出现失步故障时，系统发生振荡。断路器开断时失步故障电流虽然较小，但恢复电压很高，断路器开断失步故障也不轻松。若IS已达到断路器的额定开断电流，则失步故障电流能达到断路器额定开断电流的50%。由此可见，只要两个电力系统之间，联络线的长度不太短，失步故障电流不会超过额定开断电流的25%。失步故障开断时的瞬态恢复电压与出线短路故障和近区故障时不同。图3-34 失步故障时的瞬态恢复电压......
2023-07-02
相关推荐