42、同步开关与断路器状态监测解析

同步开关与断路器状态监测解析

1. 同步开关相关原理与应用

1.1 振荡频率与同步难度

振荡频率范围较宽，低至电力系统频率（60Hz）的一半，高至接近电力频率，具体取决于补偿程度，补偿越高，频率越低。同步需在拍频最小时进行，此时触头间电压相对较小，但检测触头间零电压条件的复杂度大大增加，且可变拍频使预测断路器触头间电压零点存在高度不确定性，让同步任务极为困难。

1.2 电抗器开关的同步分闸控制

在电抗器开关应用中，同步分闸可减少正常分闸操作时因电流截断或重燃产生的过电压。对于采用电抗器进行并联补偿的电路，同步分闸能大幅降低操作过电压。实现电抗器电路的同步分闸控制并不困难，只需在大于特定断路器设计所需的最小燃弧时间时分离触头。重要的是触头间隙要足以承受恢复电压，且触头分离时间要接近最小燃弧时间，以减少电流截断的可能性。即使断路器三极联动操作，同步开关也能大大降低重燃的可能性；若各极独立操作且燃弧时间至少为4毫秒，重燃的可能性几乎可消除。这类应用的同步要求主要取决于断路器的特性，而非系统的特性或连接方式（接地或不接地）。

1.3 变压器的同步开关

空载变压器的开关操作与电抗器类似，其开合闸电路中的电压和电流特性与电抗器开关产生的特性大致相同。但变压器的励磁涌流是关键变量，有时其幅值可接近短路电流。励磁涌流的大小取决于变压器的阻抗、铁芯的磁特性以及电路通电瞬间的剩磁状态。剩磁高的变压器在通电过程中情况更严重。要实现完全同步，需在变压器通电前检测剩磁水平，或者同步进行变压器电路的所有分闸操作，以便控制剩磁条件，为下次合闸操作做好准备。若不考虑剩磁问题，可在电压峰值处以2毫秒的容差进行合闸操作。