基于Matlab的电容器过电压仿真分析

游松庆

（国网湖南省电力有限公司物资公司， 湖南 长沙 410002）

引言

运用Matlab的Simulink电路仿真环境来验证阻尼装置投入单相电路运行对电容器组过电压的抑制作用。给定系统参数为：电源峰值电压Um=，并联电容器组C=6.867 mF，串联电抗器L=0.177 H，电源漏抗Ls=0.017 7 H，以理想开关来代替断路器实现电路的开断功能。

投入阻尼装置时系统Simulink仿真电路如下图1所示。

图1 投入阻尼装置运行仿真电路

1 合闸角为90°时的过电压分析

图2可看出过电压倍数与电容器两端电压初始值呈线性关系，随电压初始值的增大而增大。实际中，由于电容为储能元件，电容器两端电压初初始值越大，断路器关合闸或重燃发生过电压时积累在电容器上的电荷量也越多，过电压越严重。

图2 所示为电容器过电压倍数随其电压初始值变换关系曲线

2 合闸角为最大时的过电压分析

Uc（0）=-Um，R=50Ω时，取Kφ为合闸角φ取某个值时电容器两端过电压的最大值，观察最大过电压倍数Kφ随合闸角φ的变化情况。

最大过电压倍数与合闸角关系曲线如下图3所示。

图3 过电压倍数随合闸角变化曲线

图3可看出，随着合闸角的增大，最大过电压倍数Kφ先增大后减小，且存在最大值，即合闸角为90°时，最大过电压达到最大值，也即过电压最严重。合闸角为90°时电源电压有效值最大，合闸瞬间最大有效值加在电容器两端，也会使电容器过电压变大。而合闸角为90°时，电源电压出现唯一有效值最大点，在所有合闸角情况中，90°为最严重情况。

3 初始电压反向最大时的过电压分析

Uc（0）=-Um，φ=90°时，观察电阻值R从10到200变化时，电容器组两端电压Uc（t）的变换情况，取Urm为每个阻尼电阻R投入运行时电容器组C两端所有电压值对应的最大电压，取Km为阻尼电阻R投入运行时对应的最大过电压倍数，有Km=Urm/Um，截取部分过电压倍数Km随阻尼电阻R的变化情况，图4为最大过电压倍数随阻尼电阻值R的变化曲线。

图4 最大过电压倍数与阻尼电阻值关系曲线

4 结语

通过对安装过电压阻尼保护装置的仿真分析可以看出，阻尼电阻的电阻值与最大过电压存在最小值，随着阻尼电阻值的增大，电容器组C两端电压的最大值呈先减小，后增大的趋势，曲线存在最低点。在0～80 Ω时最大过电压倍数值下降较快，80～200 Ω时缓慢增大，且最大过电压倍数变化范围比较广泛。