投入时的短路电流和涌流,可选择较小的电抗率,一般为1%~2%,可将合闸涌流限制到允许范围。现取1.5%,即 ωL= 1.5%* 1/ ωC 代入数据得: L=0.0068h
为了防止电流震荡,又需要串联一个很小的电阻,故取R=3Ω,此电阻可以不考虑。
用matlab软件对这一过程进行仿真分析。
1)调整触发开关的时间t=0s时,其仿真图如图3所示:
在scope中的图形依次是电容电流Ic,电容电压Uc,电源电压Us 通过观察,可得在0秒机械投入是电容电流第一个峰值Ic=3.8A,电容电压第一个峰值Uc=324v
2)调整触发脉冲的时间t=0.005s,即1/4T时,其仿真图如下图所示:
通过观察,可得在0.005s机械投入是电容电流第一个峰值Ic=15.4A,电容电压第一个峰值Uc=535v
3)调整触发脉冲的时间t=0.007s时,其仿真图如下图所示
通过观察,可得在0.007s机械投入是电容电流第一个峰值Ic=11.4A,电容电压第一个峰值Uc=360v
4)调整触发脉冲的时间t=0.01s时,其仿真图如下图所示:
通过观察,可得在0.01s机械投入是电容电流第一个峰值Ic=-3.8A,容电压第一个峰值Uc=-320v
在各个时间的投切电容器的第一个峰值电流和峰值电压如下表所示: 0 0.005 0.007 0.01 0.013 0.015 0.017 t(s) Ic 3.8 15.4 11.4 -3.8 -13.5 -15.4 -11.6 Uc 324 535 360 -320 -500 -520 -368 电
由上表可以看出,在各个正弦波的半周,在电源电压峰值时投入电容时Ic和Uc为最大,离波峰越远Ic和Uc越小,在过零点投切时最小。 这是因为,在刚投入电容器时如果系统电压越大,当使用断路器或接触器将电容突然投入电网时,会产生越大的冲击电流。
(2)断路器开断电容电流的工作状态 开断电容器时影响电流和电压的是断路器的熄弧能力,无法进行模拟,因此只进行理论分析,其简图如下:
图4
在断路器开断电路时,电容电流Ic超前电压90。,当电弧电流过零时电弧熄灭,电容两端电压为最大值。若电源电压为 u=Umcoswt
则Ucm=Um
残留在电容C上的电荷无处释放。短路器端口间的恢复电压为Uhf=U-Ucm即uhf=Umcoswt-Um
显然,断路器若能顺利开断,不发生电弧重燃,恢复电压最大值只是2Um.如果断路器熄弧能力不强,熄弧后又发生重燃,如图(1)(2)所示。
在t1时刻电流过零,电弧熄灭。电容上的电压达到负的最大值且维持不变。经过半个工频周期(0.01s)后t2时刻,电源电压已达到正的最大值,则断口上的恢复电压为uhf=2Um 。若弧隙介质强度不够而发生击穿,电弧重燃。那么经过分析可知,此时相当于电源电压为 Um 的直流电源,经L突然加在已充有电压为-Um 的电容上,电路中将出现高频振