真空開(kāi)關(guān)的操作過(guò)電壓及其防護(hù)

1、真空開(kāi)關(guān)的操作過(guò)電壓及其防護(hù) 目前，真空開(kāi)關(guān)和sf6開(kāi)關(guān)是無(wú)油開(kāi)關(guān)的兩大主導(dǎo)產(chǎn)品，它們?cè)谛阅苌舷嗳o(wú)幾，但真空開(kāi)關(guān)無(wú)sf6的溫室效應(yīng)問(wèn)題，其工藝水平適合我國(guó)企業(yè)的制造現(xiàn)狀，價(jià)格相對(duì)較低。所以，真空開(kāi)關(guān)的生產(chǎn)量與使用量遠(yuǎn)高于sf6開(kāi)關(guān)，特別是10kv戶內(nèi)產(chǎn)品中，真空開(kāi)關(guān)已占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1996年10kv級(jí)無(wú)油開(kāi)關(guān)中，真空開(kāi)關(guān)約占70%。隨著城網(wǎng)開(kāi)關(guān)無(wú)油化改造和真空開(kāi)關(guān)的大量應(yīng)用，其操作過(guò)電壓?jiǎn)栴}已日益突出，必須予以關(guān)注并采取相應(yīng)的解決措施。1真空開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真空開(kāi)關(guān)的觸頭是在密封的真空腔內(nèi)分、合電路的，觸頭切斷電流時(shí)，僅有金屬蒸汽離子形成的電弧，而無(wú)氣體的碰撞游離，因金屬蒸汽離子的擴(kuò)散及

2、再?gòu)?fù)合過(guò)程非常迅速，從而能快速滅弧和恢復(fù)原來(lái)的真空度，可經(jīng)受多次分、合閘而不降低開(kāi)斷能力。其主要特點(diǎn)如下：(1)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，動(dòng)作快，分、合閘所需功率小。(2)電氣、機(jī)械壽命長(zhǎng)，觸頭壽命一般比少油開(kāi)關(guān)長(zhǎng)50倍，維修工作量少。(3)開(kāi)斷容量大，允許開(kāi)斷次數(shù)多，適合于頻繁操作的場(chǎng)合。(4)不產(chǎn)生高壓氣體及有毒氣體，無(wú)火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn)，不污染環(huán)境。(5)開(kāi)斷小電感電流時(shí)容易發(fā)生截流過(guò)電壓及電弧重燃過(guò)電壓。通常從加強(qiáng)運(yùn)行管理和采取防護(hù)措施兩方面來(lái)抑制操作過(guò)電壓，以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。2真空開(kāi)關(guān)的操作過(guò)電壓(1)截流過(guò)電壓真空開(kāi)關(guān)切除電感電路并在電流過(guò)零前使電弧熄滅而感生很高的電壓截流過(guò)電壓。

3、現(xiàn)以切斷空載變壓器為例，分析發(fā)生過(guò)電壓的機(jī)理及相關(guān)因素。附圖為空載變壓器的暫態(tài)等值電路，其中vs為電源電壓，qf為真空開(kāi)關(guān)，gt為變壓器繞組對(duì)地電容，lt為變壓器激磁電感。設(shè)qf斷開(kāi)的電流為i，則斷開(kāi)前儲(chǔ)存在變壓器繞組中的電磁能量為wc=12lti2，儲(chǔ)存在gt中的電場(chǎng)能量為wl=12gtu2，其中u為對(duì)應(yīng)于i的截流電壓。當(dāng)qf切除電路并快速滅弧時(shí)，電源即與負(fù)載完全分離，電磁能wl與電場(chǎng)能wc便互相轉(zhuǎn)換，形成振蕩，電容電壓達(dá)到最大值um時(shí)的能量為12ctu2m=12ctu2+12lti2即um=u2+ltcti2 可知影響截流過(guò)電壓um的主要因素為：電感l(wèi)t越大，過(guò)電壓越高。電容ct越小，過(guò)電

4、壓越高。電流i越大，過(guò)電壓越高。而截流值i的大小還與觸頭材料有關(guān)。(2)電弧重燃過(guò)電壓真空開(kāi)關(guān)若在電流接近過(guò)零前切除電感電路(為附圖中的空載變壓器)，當(dāng)電流過(guò)零時(shí)，ct與lt將發(fā)生能量振蕩，ct中的電場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)能量使lt的電壓ul升高。因振蕩頻率f0遠(yuǎn)大于50hz，電源相對(duì)于高頻振蕩可看成近似直流，按最危險(xiǎn)考慮，設(shè)us=-sm，觸頭間的恢復(fù)電壓un=us-l將達(dá)到較高值，若此時(shí)觸頭開(kāi)距很小，觸頭間的介質(zhì)擊穿電壓低于恢復(fù)電壓，觸頭間隙便被擊穿使電弧重燃。于是電源又對(duì)lt及ct補(bǔ)充能量，其電壓與重燃前電壓相疊加。當(dāng)電流過(guò)零時(shí)，電弧再次熄滅，若間隙擊穿電壓仍小于恢復(fù)電壓，間隙再次被擊穿重燃

5、，造成電壓多次疊加而產(chǎn)生很高的電弧重燃過(guò)電壓。3過(guò)電壓的防護(hù)過(guò)電壓防護(hù)是從技術(shù)上防止、抑制其數(shù)值在允許的范圍，以減小過(guò)電壓對(duì)電氣設(shè)備的危害和提高供配電系統(tǒng)的可靠性。常用的防護(hù)措施如下：(1)降低截流值，從根本上降低截流過(guò)電壓。適當(dāng)加大觸頭開(kāi)距，以抑制電弧重燃過(guò)電壓。(2)裝設(shè)rc吸收器。若電阻及電容參數(shù)選擇合適，既可降低過(guò)電壓幅值，又可減緩過(guò)電壓的上升陡度。一般每相電容值取0102f，電阻值取100200，功率不小于200w。這是常用的一種方法。(3)設(shè)置rl保護(hù)器。將電阻r與鐵心電感l(wèi)并聯(lián)后串接于開(kāi)關(guān)與電纜之間。正常時(shí)鐵心飽和電感值較小，壓降及損耗都很低，不影響負(fù)載的工作。當(dāng)發(fā)生電弧重燃振蕩時(shí)，高頻電流使鐵心電抗增大，抑制過(guò)電壓，電阻則起阻尼及限流作用。(4)采用氧化鋅避雷器moa。moa實(shí)際上是一個(gè)非線性壓敏電阻，在工作電壓下呈極大電阻