真空斷路器操作過電壓的防范

1、 真空斷路器操作過電壓的防范 真空斷路器具有滅弧電壓低、滅弧力量強(qiáng)、分?jǐn)嗨俣瓤?、開斷容量大、使用壽命長、適應(yīng)頻繁操作等特點。已在電力、冶金、化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但真空斷路器在開斷過程中會產(chǎn)生過電壓，若在運行中使用不當(dāng)，也會造成斷路器爆炸等事故，給平安生產(chǎn)帶來重大影響。 1 過電壓產(chǎn)生的機(jī)理 1.1 截流過電壓 真空斷路器在開斷負(fù)載設(shè)備時，會在電流過零前提前熄弧，產(chǎn)生截流現(xiàn)象，即di/dt ，于是在負(fù)載設(shè)備上將感應(yīng)出相應(yīng)的截流過電壓，即幅值與斷路器的截流水平和負(fù)載特性有關(guān)。在同樣負(fù)載下斷路器的截流值越低，過電壓幅值越小。 1.2 多次重燃過電壓 在真空斷路器開斷電氣負(fù)載時，當(dāng)滅弧室觸頭在工頻電流

2、過零時分別熄弧。由于斷路器觸頭開距小，在恢復(fù)電壓的作用下將發(fā)生重燃。大家知道，對于電氣負(fù)載均存在著L-C回路，電弧重燃將會在回路中消失高頻電流。在高頻電流過零時，電弧又將熄滅。由于觸頭開距小，又會產(chǎn)生新的振蕩，再次將觸頭間隙擊穿，導(dǎo)致電弧多次重燃。這樣，在回路中將會消失高電壓，其過電壓幅值隨重燃次數(shù)增多而增高。這種重燃可能在開斷過程中重復(fù)發(fā)生多次，其過電壓值將較高。實際上，過電壓值受斷路器動作瞬間工況的限制，但其電壓幅值也在4倍相電壓左右，對電器負(fù)載的絕緣將會造成危害。 1.3 同時開斷過電壓 當(dāng)真空斷路器運用在開斷電機(jī)回路時，由于斷路器的截流現(xiàn)象，加上電機(jī)回路都存在著互感和電容，將引起電弧的

3、重燃與高頻振蕩。當(dāng)?shù)谝幌嚅_斷后，高頻電流將通過相間互感和電容耦合到其次、第三相上與原有的高頻電流疊加，形成三相電流同時過零點。第一相熄弧時，強(qiáng)迫其次、第三相電弧強(qiáng)制截斷，消失較高過電壓。 2 過電壓的防范 2.1 使用截流值較低的斷路器 由于真空斷路器的截流過電壓與斷路器的截流值有關(guān)，截流值越小其過電壓幅值越小。而斷路器的截流值與斷路器觸頭材料有關(guān)，因此在斷路器設(shè)計選型時應(yīng)特殊留意選擇合適的觸頭材料，以降低斷路器的截流值，削減截流過電壓。目前，滅弧室觸頭材料多為銅鉻合金，截流值為1 A左右。 2.2 使用R-C阻容回路汲取裝置 真空斷路器的多次重燃過電壓，與負(fù)載回路中存在L-C振蕩而消失高頻電

4、流有關(guān)，因此使用R-C阻容回路可有效地限制過電壓。R-C回路不僅能限制截流過電壓的幅值，而且可降低多次重燃過電壓的上升陡度。 該裝置由電阻和電容構(gòu)成。電阻R的作用是增大衰減系數(shù)，消耗高頻振蕩電能，電容C的作用是限制過電壓波頭陡度。但使用R-C阻容回路不能完全汲取過電壓產(chǎn)生的能量。 如：6 kV系統(tǒng)所能承受的過電壓值Uq約為 15 kV，取斷路器的截流值Ij=1A；動作時間Td= 2ms；則其過電壓產(chǎn)生的能量為： Qc=IjUqTd=1152=30J 取R=100 ? U=12kV C=0.2 礔，則R-C回路所能汲取的能量為： Qx=1/2CUU=1/20.212 12=14.4J 可見，過電壓產(chǎn)生的能量R-C裝置不能全部汲取。當(dāng)然增大電容C，過電壓值將明顯下降。但目前大電容質(zhì)量尚有問題，因此C值一般取0.10.2礔。 2.3 使用過電壓愛護(hù)器 過電壓愛護(hù)器能較好的限制過電壓。目前較普遍使用氧化鋅避雷器作為過電壓愛護(hù)器。但氧化鋅避雷器對于小電流接地系統(tǒng)還存在一些問題：一是運行電壓偏低；二是承受不住間歇性過電壓和諧波過電壓；三是不能很好地發(fā)揮氧化鋅避雷器的優(yōu)勢。 在電動機(jī)回路使用氧化鋅避雷器時，因其接在相與地之間，其愛護(hù)范圍是相與地之間的過電壓