断路器并联电容分析

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　　摘要：随着电网负荷的不断增加，对电网中使用的断路器的开断容量也提出了更高的要求。以往断路器开断容量为50kA完全能满足使用要求，而最近国家电网的集中招标已经要求断路器具有63kA的开断能力。这样就需要在断路器中并联电容来提高断路器开断容量。
　　关键词：断路器；开断容量；并联电容。
　　从麦克维尔公司得知北美市场由ABB公司和三菱公司供货的额定短路电流63kA的断路器都是在断路器出线套管上并联耦合电容器。不同点是ABB公司是在单侧套管并联一只耦合电容器，而三菱公司是在两侧套管各并联一只耦合电容器。因此罐式断路器在原来额定短路电流50kA结构基础上加并联电容器是个可行的方法。
　　1 技术方案
　　由以上得到的资料和现有产品的结构考虑，额定短路电流63kA的断路器安装并联电容器有三种方案是具有可行性和可操作性的。具体如下：
　　方案一：断口间并联陶瓷电容片
　　从550kV断路器及363kV断路器进行过的额定短路电流63kA的近区故障L90试验的现有经验考虑，在断口间并联TDK陶瓷电容片。电容片额定参数：电容值：2900pF；额定电压：8kV；工频电压：16kV；破坏电压：AC28kV、冲击60kV。额定短路电流63kA断路器的工频耐压试验电压：520kV；雷电冲击耐压试验电压：1175kV；操作冲击耐压试验电压：950kV。断路器断口间一个电容串中要并联35片陶瓷电容片，电容串额定参数：工作电压：280kV；工频电压：560kV；破坏电压：980kV；电容值：82.86pF。端口间可以并联16串电容串共560片陶瓷电容片。总电容值：82.86pF/串*16串=1326pF。断路器断口间并联16串电容后灭弧室屏蔽罩绝缘距离不够，直径需要由原来的φ395mm加大到φ445mm。其余零部件不需要改动。
　　
　　
　　方案二：断口间并联充油电容器
　　以现有550kV断路器和800kV断路器成熟产品为基础，断口间并联均压电容器。550kV断路器均压电容器参数：电容值：300pF；外形尺寸：φ93X600mm；试验电压：460kV；雷电冲击电压：1050kV；操作冲击电压：850kV。800kV断路器均压电容器参数：电容值：500pF；外形尺寸：φ93X750mm；试验电压：650kV；雷电冲击电压：1600kV；操作冲击电压：1200kV。额定短路电流63kA断路器的工频耐压试验电压：520kV；雷电冲击耐压试验电压：1175kV；操作冲击耐压试验电压：950kV。550kV断路器的并联电容器的绝缘能力不能满足工作要求，800kV断路器的并联电容器的各项参数均能满足工作要求。而且从800kV断路器设计思路看，就是把两只363kV断路器灭弧单元串联而成800kV断路器灭弧单元，二者的行程、灭弧室主要部件均相同。这样800kV断路器的半极完全满足在363kV工作电压下工作。
　　363kV断路器断口间并联两根800kV断路器并联电容器。原来的屏蔽罩需要由φ395mm加大到φ455mm，灭弧室中心线参照550kV断路器偏移50mm后，使屏蔽罩对地距离为101mm。这样就会带来相应装配件修改设计，包括断路器两端封盖重新设计、灭弧室两端支撑绝缘筒部分修改及套管导电杆减短。
　　
　　
　　方案三：套管上并联耦合电容器
　　从麦克维尔公司得到的信息是ABB公司和三菱公司供货给北美市场的362kV断路器套管上均并联耦合电容器。从ABB公司的耦合电容器图纸看到电容器套管总长度2800mm左右，ABB公司362kV断路器套管总长度也是2800mm。而363kV断路器套管3800mm，直接并联后外部电场不容易控制。我们向麦克维尔公司咨询过他们可以根据使用要求订制符合使用要求的电容器。如果采用耦合电容器方案，363kV断路器不需做任何修改，只需做两个连接板直接把耦合电容器并联在套管外侧。
　　 3 结 语
　　以上三种方案中都有各自的优点和缺点，考虑到产品利润率和可实现性，安装陶瓷电容器是最佳选择。断路器并联陶瓷电容器后可以把开断容量提升到63kA，满足了国家电网对增容的要求，市场前景是很好的。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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