高壓電器第二章

1、第二章 短路故障的關(guān)合與開斷第一節(jié)第一節(jié) 綜綜 述述一、短路故障關(guān)合與開斷電路時電弧的燃燒與熄滅：一、短路故障關(guān)合與開斷電路時電弧的燃燒與熄滅：1. 1. 斷路器關(guān)合和開斷斷路器關(guān)合和開斷電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)某些元件某些元件時，都會出現(xiàn)時，都會出現(xiàn)電弧電弧。關(guān)合與開斷。關(guān)合與開斷的電流愈大，電弧愈強烈，工作條件也愈嚴重，尤以的電流愈大，電弧愈強烈，工作條件也愈嚴重，尤以開斷開斷為甚。為甚。2. 2. 介質(zhì)強度介質(zhì)強度u uj j（指觸頭間能承受的電壓值指觸頭間能承受的電壓值）和恢復(fù)電壓）和恢復(fù)電壓u uhf hf （電流過零電流過零后在斷口兩端出現(xiàn)的外加電壓后在斷口兩端出現(xiàn)的外加電壓）是影響電力系

2、統(tǒng)開斷的兩個重要因素，分別）是影響電力系統(tǒng)開斷的兩個重要因素，分別用用u uj j（t t）和）和u uhfhf（t t）表示，）表示，如圖如圖2-12-1所示。所示。 當當恢復(fù)電壓的上升速度恢復(fù)電壓的上升速度比比介質(zhì)強度的增長介質(zhì)強度的增長快快時，時， u uj j（t t）和和u uhfhf（t t）兩曲線將）兩曲線將相交相交（圖圖2-12-1，a a），），電弧會重燃電弧會重燃，電流繼續(xù)，電流繼續(xù)以電弧的形式通過斷口，電路不能開斷。以電弧的形式通過斷口，電路不能開斷。 當當介質(zhì)強度的增長比恢復(fù)電壓的上升快介質(zhì)強度的增長比恢復(fù)電壓的上升快時，時， u uj j（t t）和）和u uhfhf

3、（t t）兩曲線將）兩曲線將不會相交不會相交（圖圖2-12-1，b b），電弧不再重燃，電路），電弧不再重燃，電路即被開斷。即被開斷。二、斷路器在二、斷路器在開斷小電感電流開斷小電感電流（如（如空載變壓器空載變壓器、電抗器電抗器或或電電動機動機）、）、電容性電流電容性電流（如（如空載長線空載長線或或電容器組電容器組），以及），以及關(guān)合電關(guān)合電容性電流容性電流時常產(chǎn)生時常產(chǎn)生過電壓過電壓，危及包括斷路器本身在內(nèi)的電力系，危及包括斷路器本身在內(nèi)的電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備。統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備。為此必須對各種關(guān)合和開斷情況時電力系統(tǒng)中電壓和電流的為此必須對各種關(guān)合和開斷情況時電力系統(tǒng)中電壓和電流的過渡

4、過程進行研究。過渡過程進行研究。討論可先從單相回路著手，闡明物理過程，然后再分析三相討論可先從單相回路著手，闡明物理過程，然后再分析三相問題。問題。第二節(jié)第二節(jié) 短路故障的關(guān)合短路故障的關(guān)合一、電力系統(tǒng)的短路：一、電力系統(tǒng)的短路：1.1. 定義：定義：電力系統(tǒng)中一相或多相導(dǎo)體電力系統(tǒng)中一相或多相導(dǎo)體接地接地或或互相短接互相短接而而將負載阻抗短將負載阻抗短接掉接掉。2. 2. 短路形式短路形式：單相接地短路單相接地短路、兩相短路兩相短路、兩相不接地短路兩相不接地短路、三相接地三相接地短路短路、三相不接地短路三相不接地短路和和斷路器異側(cè)兩相接地短路斷路器異側(cè)兩相接地短路。理想的短路情況：三相負載相

5、等。理想的短路情況：三相負載相等。3. 3. 電力系統(tǒng)的關(guān)合電力系統(tǒng)的關(guān)合的的兩種類型兩種類型；（1 1） 正常關(guān)合正常關(guān)合：指關(guān)合前線路或電氣設(shè)備不存在絕緣故障的情況；：指關(guān)合前線路或電氣設(shè)備不存在絕緣故障的情況；（2 2） 短路故障的關(guān)合短路故障的關(guān)合：指關(guān)合前線路或電氣設(shè)備已存在絕緣故障，甚：指關(guān)合前線路或電氣設(shè)備已存在絕緣故障，甚至處于短路狀態(tài)的情況。因短路故障的關(guān)合最嚴重，因此只討論短路故障的至處于短路狀態(tài)的情況。因短路故障的關(guān)合最嚴重，因此只討論短路故障的關(guān)合。關(guān)合。4. 4. 出現(xiàn)接通短路故障的出現(xiàn)接通短路故障的四種前提四種前提：已存在未被發(fā)現(xiàn)的：已存在未被發(fā)現(xiàn)的“預(yù)預(yù)伏故障伏故

6、障”；“試探性自動重合閘試探性自動重合閘”；“人為的接地短路人為的接地短路”及及“誤誤操作操作”。二二. . 短路電流短路電流i id d：參看圖參看圖2-22-2（a a）。）。設(shè)電源電壓設(shè)電源電壓e=Ee=Emmsinsin（tta a），），a a為電源為電源電壓的初相角電壓的初相角, ,忽略電源阻抗，可得圖忽略電源阻抗，可得圖2-22-2（b b）所示的計算短路）所示的計算短路關(guān)合電流的等值線路圖。關(guān)合電流的等值線路圖。1.1.短路電流短路電流 id d的表達式：的表達式：圖中圖中L L、R R分別為包括變壓器和輸電線回路的電感和電阻。分別為包括變壓器和輸電線回路的電感和電阻。如果關(guān)合

7、發(fā)生如果關(guān)合發(fā)生在在t=0t=0時，通過解微分方程時，通過解微分方程, ,則短路電流則短路電流i id d的表達式將為：的表達式將為：2.2.回路的穩(wěn)態(tài)短路電流回路的穩(wěn)態(tài)短路電流iz z ： （2-12-1）式右邊第一項）式右邊第一項是是回回路的穩(wěn)態(tài)短路電流路的穩(wěn)態(tài)短路電流i iz z ，也稱作，也稱作短路短路電流的周期分量電流的周期分量； 右邊第二項右邊第二項是一個按是一個按指數(shù)指數(shù)規(guī)律衰減規(guī)律衰減的的非周期暫態(tài)電流非周期暫態(tài)電流，稱為，稱為短路電流的非周期分量短路電流的非周期分量，用，用i if f表示。表示。其衰減快慢由回路時間常數(shù)其衰減快慢由回路時間常數(shù)T T決定。決定。 圖圖2 -

8、32 - 3中畫出了短路電流中畫出了短路電流的的周期分量周期分量iz z、非周期分量非周期分量if f和由和由它們所它們所合成的短路電流合成的短路電流i id d的波形。的波形。從圖中可見，在從圖中可見，在暫態(tài)過程中暫態(tài)過程中，短路電流短路電流i id d是是圍繞非周期分量電流圍繞非周期分量電流振蕩振蕩的。的。一般高壓電網(wǎng)，各元件的電抗均比電阻大得多，如果忽略回路電阻對穩(wěn)一般高壓電網(wǎng)，各元件的電抗均比電阻大得多，如果忽略回路電阻對穩(wěn)態(tài)短路電流的影響，即認為態(tài)短路電流的影響，即認為=90=90，則式（則式（2-12-1）可簡化為）可簡化為當當a=0a=0（即電源電壓過零點瞬間）關(guān)合時，短路電流的

9、非周期分量即電源電壓過零點瞬間）關(guān)合時，短路電流的非周期分量（第二項）最大，它的初始值等于穩(wěn)態(tài)短路電流的幅值（第二項）最大，它的初始值等于穩(wěn)態(tài)短路電流的幅值I Idmdm。此時式（。此時式（2-22-2）可簡化為可簡化為圖圖2-42-4為與之對應(yīng)的為與之對應(yīng)的波形圖。波形圖。3.3.短路電流的最大值短路電流的最大值I Ichch ：也叫：也叫短路沖擊電流短路沖擊電流。由于由于非周期分量非周期分量的存的存在，在，短路電流的最大值短路電流的最大值一一般在短路發(fā)生后的半個周般在短路發(fā)生后的半個周期即期即t=/=0.01st=/=0.01s時出時出現(xiàn)?，F(xiàn)。I Ichch可由下式求出：可由下式求出：4.

10、 4. 高壓電器標準規(guī)定：高壓電器標準規(guī)定：短路沖擊電流短路沖擊電流I Ichch一般為一般為短路電流周期分量幅值短路電流周期分量幅值的的1.81.8倍倍，為，為短路電流周期分量有效值的短路電流周期分量有效值的2.55(=1.82.55(=1.8根號根號2) )倍倍。證明：證明：K Kchch由由回路的時間常數(shù)回路的時間常數(shù)T T決定。在決定。在感抗較大的高壓電網(wǎng)感抗較大的高壓電網(wǎng)內(nèi)，一般取內(nèi)，一般取T0.045sT0.045s，此時沖擊系數(shù)，此時沖擊系數(shù)K Kchch將為：將為：對對斷路器關(guān)合能力斷路器關(guān)合能力的要求要的要求要根據(jù)短路沖擊電流根據(jù)短路沖擊電流提出。短路沖擊電流同時提出。短路沖

11、擊電流同時也決定了電力系統(tǒng)中也決定了電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備所受的機械力電氣設(shè)備所受的機械力。5. 5. 各電流額定值之間的相互關(guān)系：各電流額定值之間的相互關(guān)系： I Idmdm=I=Icmcm； I Ithth=I=Ib b 式中，式中，I Idmdm：短路沖擊電流（：短路沖擊電流（I Ichch）；）； I Icmcm：額定短路關(guān)合電流（：額定短路關(guān)合電流（I INGNG）；）； I Ithth：額定熱穩(wěn)定電流（：額定熱穩(wěn)定電流（I It t）；）；I Ib b ：額定短路開斷電流（：額定短路開斷電流（I INKNK）。）。（清華）第三節(jié)第三節(jié) 單相短路故障單相短路故障的開斷的開斷電力系統(tǒng)各種開

12、斷中，短路故障電力系統(tǒng)各種開斷中，短路故障的開斷任務(wù)最艱巨。的開斷任務(wù)最艱巨。一、恢復(fù)電壓一、恢復(fù)電壓圖圖2-52-5（a a）為為開斷中性點直接接開斷中性點直接接地發(fā)電機電路中的母線單相接地故障地發(fā)電機電路中的母線單相接地故障。1.1.圖圖2-52-5（b b）為其為其等值線路圖等值線路圖。圖。圖中中L L、R R分別為分別為發(fā)電機的電感和電阻，發(fā)電機的電感和電阻，C C為為發(fā)電機的對地電容發(fā)電機的對地電容。設(shè)設(shè)觸頭分離觸頭分離瞬間短路電流的非周期分量已衰減完瞬間短路電流的非周期分量已衰減完，即即不考慮短路電流的非周期分量不考慮短路電流的非周期分量。母線G發(fā)電機3. 3. 圖圖2-62-6是

13、是短路電流短路電流i id d和和電電源電壓源電壓e e的的波形圖波形圖。在。在t=t=t t1 1時，斷時，斷路器的路器的觸頭開始分離觸頭開始分離而而形成電弧形成電弧。由于由于忽略電弧壓降忽略電弧壓降，此時，此時斷口兩斷口兩端的電壓端的電壓（也即電容（也即電容C C上的電壓）上的電壓）仍然為零仍然為零。在。在t=tt=t2 2時，時，電流過零電流過零電弧熄滅電弧熄滅，此時電源電壓開始通，此時電源電壓開始通過過R R與與L L對電容對電容C C充電充電，電容，電容C C上上的的電壓電壓u uc c將將逐漸上升逐漸上升。u uc c也就是也就是開關(guān)開關(guān)斷口兩端的恢復(fù)電壓斷口兩端的恢復(fù)電壓u uh

14、fhf。忽略電弧壓降忽略電弧壓降u uh h，則通過斷口的短路電流，則通過斷口的短路電流i id d和電源電壓和電源電壓e e間將有以下的關(guān)系：間將有以下的關(guān)系：4. 4. 電容性電路：實際使電容性電路：實際使R-L-CR-L-C電路。電路。 這一電容這一電容的充電的充電過程和圖過程和圖2-72-7（a a）中交流電源）中交流電源e=Ee=Emmsinsin（tt） 在在t=0t=0時時R R、L L、C C回路合閘的過程完全相同。考慮到通常在電力系統(tǒng)的短路回回路合閘的過程完全相同?？紤]到通常在電力系統(tǒng)的短路回路中回路電阻路中回路電阻R R很小，一般均很小，一般均能滿足能滿足R R2 2（L/

15、CL/C） 的條件，所以在合閘過程中的條件，所以在合閘過程中將會產(chǎn)生將會產(chǎn)生高頻振蕩高頻振蕩，其角頻率為：，其角頻率為：這一頻率一般要比工頻高得多。因此，這一頻率一般要比工頻高得多。因此，為求為求過渡過程中過渡過程中電容電容電壓電壓u uc c，假設(shè)假設(shè)電源電壓近似地保持不變（如在電源電壓近似地保持不變（如在電源電壓接近幅值電源電壓接近幅值時合閘時合閘，由于這時，由于這時電源電壓變化最慢電源電壓變化最慢，該假設(shè)更，該假設(shè)更接近實際接近實際），而），而把把圖圖2-72-7（a a）中的交流電源簡化為直流電源。如中的交流電源簡化為直流電源。如圖圖2-72-7（b b）所所示。示。直流電源電壓直流電

16、源電壓E E0 0取取t=0t=0時時交流電源電壓的瞬時值交流電源電壓的瞬時值，即：，即：由三要素法，可得斷口上的恢復(fù)電壓由三要素法，可得斷口上的恢復(fù)電壓U Uhfhf為：為：為電路固有衰減系數(shù)。為電路固有衰減系數(shù)。00為電路固有振蕩頻率；為電路固有振蕩頻率；6. 6. 恢復(fù)電壓的上升速度（恢復(fù)電壓的上升速度（duduhfhf/dt/dt）p p：常用常用高頻振蕩第一個半周內(nèi)的電壓平均升速高頻振蕩第一個半周內(nèi)的電壓平均升速表示。表示。 不考慮振蕩衰減不考慮振蕩衰減（假設(shè)無衰減假設(shè)無衰減）時，其值為：）時，其值為：式中，式中，f f0 0：固有振蕩頻率；：固有振蕩頻率； U Ughgh：工頻恢復(fù)

17、電壓。：工頻恢復(fù)電壓。 考慮衰減考慮衰減而而恢復(fù)電壓的最大值恢復(fù)電壓的最大值有所降低時，恢復(fù)電壓的平均上升速有所降低時，恢復(fù)電壓的平均上升速度可近似地用下式表示：度可近似地用下式表示：其中，Km是恢復(fù)電壓的振幅系數(shù)，取1.41.5。 圖形表示圖形表示：恢復(fù)電壓上升速度恢復(fù)電壓上升速度是是從原點從原點至幅值點至幅值點U Ushmshm所作的所作的直線直線，如，如圖圖2-82-8中中直線直線1 1所示，所示，t tm m為為峰值時間峰值時間。 恢復(fù)電壓的上升速度也恢復(fù)電壓的上升速度也可用可用最大平均速度最大平均速度表示，即表示，即從原從原點作恢復(fù)電壓曲線的切線點作恢復(fù)電壓曲線的切線，如，如圖圖2-

18、82-8中中直線直線2 2所示。按此速度所示。按此速度上上升時恢復(fù)電壓達最大值的時間升時恢復(fù)電壓達最大值的時間將將提前到提前到t ts s。t ts s又稱又稱峰值參考時間。峰值參考時間。 考慮到在考慮到在短路故障時，功率因數(shù)一般很低短路故障時，功率因數(shù)一般很低，在許多情況下，在許多情況下coscos0.150.15，sin1sin1，由式由式2-102-10可得可得E E0 0=E=Em m，即可把，即可把工頻恢復(fù)電壓取為電源相電壓工頻恢復(fù)電壓取為電源相電壓的幅值的幅值。實際上取。實際上取系統(tǒng)的最大工作電壓系統(tǒng)的最大工作電壓為為額定電壓的額定電壓的1.151.15倍倍，可得用，可得用系統(tǒng)的額

19、系統(tǒng)的額定電壓定電壓U Ue e（三相線電壓三相線電壓）表示的）表示的瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值U Ughmghm和和恢復(fù)電壓平均上升恢復(fù)電壓平均上升速度速度的計算公式：的計算公式：式中，Km是恢復(fù)電壓的振幅系數(shù)。二、開斷電流二、開斷電流1. 1. 定義：指觸頭分離瞬間流過斷路器斷口的電流定義：指觸頭分離瞬間流過斷路器斷口的電流。根據(jù)。根據(jù)繼電保護整定值的繼電保護整定值的快慢快慢和和斷路器動作快慢斷路器動作快慢的不同，觸頭的分離可以出現(xiàn)在非周期分量尚未全部衰的不同，觸頭的分離可以出現(xiàn)在非周期分量尚未全部衰減完時，也可以出現(xiàn)在非周期分量已全部衰減完后（減完時，也可以出現(xiàn)在非周期分量已全

20、部衰減完后（圖圖2-92-9中中t t1 1或或t t2 2兩個不同的兩個不同的分離時刻分離時刻） 。2. 2. 表示方法：表示方法： 觸頭分離瞬間短路電流周期分量觸頭分離瞬間短路電流周期分量的的有效值有效值 ； 非周期分量的相對值非周期分量的相對值 。3. 3. 在在開斷電流周期分量相等開斷電流周期分量相等情況下，情況下，非周期分量的存在非周期分量的存在雖然有可能提雖然有可能提高觸頭分離瞬間的短路電流瞬時值，但它在高觸頭分離瞬間的短路電流瞬時值，但它在某種程度上某種程度上卻卻有利于電路的開有利于電路的開斷斷？（為什么在第八章開關(guān)的試驗條件中要為什么在第八章開關(guān)的試驗條件中要規(guī)定規(guī)定開斷電流的

21、非周開斷電流的非周期分量平均值期分量平均值或或直流分量不能大于直流分量不能大于周期分量最大值（或交流分量峰值）周期分量最大值（或交流分量峰值）的的2020）？）？原因原因是當短路電流中存在非周期分量時（是當短路電流中存在非周期分量時（圖圖2-102-10），），電弧不電弧不管管是在是在電流的大半波過零電流的大半波過零（圖（圖2-102-10中中t t1 1點）時或點）時或小半波過零小半波過零（圖（圖2-102-10中中t t2 2點）時點）時熄滅熄滅，斷口所受的工頻恢復(fù)電壓斷口所受的工頻恢復(fù)電壓U Ugh1gh1和和U Ugh2gh2均比電均比電源電壓的最大值小，有利于熄弧源電壓的最大值小，有

22、利于熄弧。l三、三、降低過電壓的措施降低過電壓的措施并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻：1 1、在為、在為限制操作過電壓限制操作過電壓而而并聯(lián)在斷路器斷口上的電阻并聯(lián)在斷路器斷口上的電阻中，將中，將幾歐到幾十幾歐到幾十歐的稱為歐的稱為低值并聯(lián)電阻低值并聯(lián)電阻；將；將幾百到幾千歐的并聯(lián)電阻稱為幾百到幾千歐的并聯(lián)電阻稱為中值并聯(lián)電阻中值并聯(lián)電阻；將幾；將幾萬歐及以上的并聯(lián)電阻稱為萬歐及以上的并聯(lián)電阻稱為高值并聯(lián)電阻高值并聯(lián)電阻，它通常是為斷路器每根有多個斷，它通常是為斷路器每根有多個斷口時均壓設(shè)計的。口時均壓設(shè)計的。l2 2、在斷路器斷口兩端并聯(lián)幾歐到幾十歐的、在斷路器斷口兩端并聯(lián)幾歐到幾十歐的低值并聯(lián)電阻低值并聯(lián)

23、電阻可可限制短路電流限制短路電流，降低工頻恢復(fù)電壓降低工頻恢復(fù)電壓和和振幅系數(shù)振幅系數(shù)，以及，以及減慢恢復(fù)電壓上升速度減慢恢復(fù)電壓上升速度著手。著手。3 3、圖圖2-112-11是用有并聯(lián)電阻的斷路是用有并聯(lián)電阻的斷路器器開斷發(fā)電機母線單相接地故障時的電開斷發(fā)電機母線單相接地故障時的電路圖路圖。斷路器。斷路器設(shè)有兩個斷口：主斷口設(shè)有兩個斷口：主斷口D D1 1和和輔助斷口輔助斷口D D2 2。并聯(lián)電阻并聯(lián)電阻R Rb b并聯(lián)在主斷并聯(lián)在主斷口口D Dl l上。當斷路器開斷電路時，主斷口上。當斷路器開斷電路時，主斷口先打開把并聯(lián)電阻接入。當主斷口間的先打開把并聯(lián)電阻接入。當主斷口間的電弧熄滅后再

24、打開輔助斷口電弧熄滅后再打開輔助斷口D D2 2，開斷流，開斷流經(jīng)并聯(lián)電阻的電流，使電路完全開斷。經(jīng)并聯(lián)電阻的電流，使電路完全開斷。4 4、主斷口、主斷口D D1 1并聯(lián)電阻后，主斷口和輔助斷口的開斷電流和斷口的電壓恢并聯(lián)電阻后，主斷口和輔助斷口的開斷電流和斷口的電壓恢復(fù)過程：復(fù)過程：圖圖2-122-12（a a）為主斷口開斷的等值電路圖。為主斷口開斷的等值電路圖。此時通過主斷口的短路電流此時通過主斷口的短路電流i id d和電源電壓和電源電壓e e仍可由式（仍可由式（2-72-7）及式（）及式（2-82-8）決定。決定。式中式中 U Ughgh：工頻恢復(fù)電壓，：工頻恢復(fù)電壓，=E=Em ms

25、insin，其中，其中， =tg=tg-1-1（wL/RwL/R），阻抗角），阻抗角由式（由式（2-242-24），畫出恢復(fù)電壓曲線如圖），畫出恢復(fù)電壓曲線如圖2-13 2-13 。由圖可見，采用由圖可見，采用并聯(lián)電阻阻尼振蕩并聯(lián)電阻阻尼振蕩后，后，恢復(fù)電壓的最大值恢復(fù)電壓的最大值將將不會超過工不會超過工頻恢復(fù)電壓頻恢復(fù)電壓U Ughgh?；謴?fù)電壓的最大上升速度恢復(fù)電壓的最大上升速度出現(xiàn)在出現(xiàn)在t=0t=0時，其值為：時，其值為：并聯(lián)電阻Rb愈小，恢復(fù)電壓的上升速度就愈低，主斷口的開斷將比較輕松?？梢娸o助斷口D2開斷的電流i要比主斷口id為小。圖圖2-142-14（a a）為為輔助斷口輔助斷口

26、D D2 2開斷時的等值電路圖。開斷時的等值電路圖。 開斷電流開斷電流i i：考慮到：考慮到 ，忽略流經(jīng)電容，忽略流經(jīng)電容C C的電流，則輔助斷口的電流，則輔助斷口開斷前，流經(jīng)電感的輔助斷口電流開斷前，流經(jīng)電感的輔助斷口電流i i和電源電壓和電源電壓e e將為：將為： 恢復(fù)電壓恢復(fù)電壓u ushsh：圖圖2-142-14（b b）為計算為計算輔助斷口恢復(fù)電壓輔助斷口恢復(fù)電壓的等值線路圖，的等值線路圖，圖中工頻恢復(fù)電壓圖中工頻恢復(fù)電壓U Ughgh=E=Em msinsin。由（。由（2-282-28）式可知，）式可知，R Rb b的存在將使的存在將使減小，減小，則則sinsin也減小，也減小，

27、因此作用在輔助斷口上的工頻恢復(fù)電壓因此作用在輔助斷口上的工頻恢復(fù)電壓u ughgh將要比主斷口上將要比主斷口上的工頻恢復(fù)電壓的工頻恢復(fù)電壓U Ughgh低。低。圖圖2-142-14（b b）和和圖圖2-72-7（b b）完全一樣，所以輔助斷口的恢復(fù)電壓完全一樣，所以輔助斷口的恢復(fù)電壓u ughgh為：為：雖然輔助斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓仍有高頻振蕩，但其工頻恢雖然輔助斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓仍有高頻振蕩，但其工頻恢復(fù)電壓和開斷電流都得到了一定程度的降低，所以輔助斷口的復(fù)電壓和開斷電流都得到了一定程度的降低，所以輔助斷口的開斷條件遠比主斷口輕松。開斷條件遠比主斷口輕松。四、列表歸納斷路器開斷單相短路電流時的

28、各種電氣參數(shù)：四、列表歸納斷路器開斷單相短路電流時的各種電氣參數(shù)：斷路器開斷單相短路電流斷路器開斷單相短路電流方方 式式串聯(lián)或并聯(lián)串聯(lián)或并聯(lián)R R的的目的目的臨界電阻臨界電阻R Rb b瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值u uhfmhfm 單頻單頻單相單相接地故障，線接地故障，線路路串聯(lián)電阻串聯(lián)電阻R1. 限制短路電限制短路電流；流；2. 降低工頻恢降低工頻恢復(fù)電壓；復(fù)電壓；3. 減慢恢復(fù)電減慢恢復(fù)電壓上升速度。壓上升速度。臨界串聯(lián)電阻（臨界串聯(lián)電阻（Rb b=0即沒即沒有并聯(lián)電阻）有并聯(lián)電阻）RLjLj=2=2（L/CL/C） ：1. 1. RRLjLj，非周期性振，非周期性振蕩恢復(fù)；蕩恢

29、復(fù)；2. 2. R RLjLj，周期性振，周期性振蕩恢復(fù)；蕩恢復(fù)；2. 2. Rb b RLjLj，非周期性，非周期性振蕩型恢復(fù)。振蕩型恢復(fù)。 輔助斷口（非主斷輔助斷口（非主斷口）開斷時：口）開斷時： uhfmhfm=E0 0（1+e-1 1/1 1）式中式中 1 1為電路固有為電路固有衰減系數(shù)；衰減系數(shù)；1 1為電路固為電路固有振蕩角頻率；有振蕩角頻率； 斷路器開斷單相短路電流斷路器開斷單相短路電流恢復(fù)電壓上升速度（恢復(fù)電壓上升速度（duduhfhf/dt/dt）p p（duduhfhf/dt/dt）p p =4f=4f0 0E E0 0=4f=4f0 0U Um m， 式中，式中，U Um

30、 m是單相額定電壓幅值。是單相額定電壓幅值。（duduhfhf/dt/dt）p p=4f=4f1 1E E0 0=4f=4f1 1U Um m（接上表）第四節(jié)第四節(jié) 三相短路故障的開斷三相短路故障的開斷三相短路故障的開斷與三相短路故障的開斷與系統(tǒng)接地方式系統(tǒng)接地方式和和短路性質(zhì)短路性質(zhì)有關(guān)。有關(guān)。一、三相一、三相不接地不接地短路故障的開斷短路故障的開斷圖圖2-152-15為開斷三相不接地短路故障的等值線路圖。電源中性點一般不接地為開斷三相不接地短路故障的等值線路圖。電源中性點一般不接地（ 也可以接地，如圖中虛線所示）。電源相電壓的幅值為也可以接地，如圖中虛線所示）。電源相電壓的幅值為E Em

31、m?？紤]到通常相間電容考慮到通常相間電容C C很小，很小，略去短路電流的電容分量略去短路電流的電容分量，則，則短路電流的穩(wěn)短路電流的穩(wěn)態(tài)值態(tài)值將為：將為：2.2.首開相首開相（first-pole-to-clearfirst-pole-to-clear）短路電流：短路電流：由于三相交流電流過零時刻有先后由于三相交流電流過零時刻有先后，因此，因此斷路器在開斷三相短路故障斷路器在開斷三相短路故障時時各各相熄弧也有先后相熄弧也有先后。 先分析先分析t=0t=0時，首開相時，首開相A A相的電弧電流首先過零的的情況。相的電弧電流首先過零的的情況。A A相需開斷的相需開斷的短路電流有效值短路電流有效值為

32、：為：A A相中的相中的AAAA電流過零電弧熄滅后，電流過零電弧熄滅后，圖圖2-152-15的等值電路將轉(zhuǎn)化為的等值電路將轉(zhuǎn)化為圖圖2-162-16的的形式。此時形式。此時A A相斷口上的恢復(fù)電壓可由根據(jù)相斷口上的恢復(fù)電壓可由根據(jù)等值電源定理等值電源定理簡化的簡化的等值電路等值電路（圖圖2-2-1717）求得。求得。圖圖2-172-17中中等值電勢等值電勢E Ed d的大小為的大小為圖圖2-162-16中等值電容中等值電容C Cd d拿開后用電壓表在斷口拿開后用電壓表在斷口間量得的電壓值間量得的電壓值U UADAD。由于。由于A A相熄弧后相熄弧后AAAA間無電流流過，所以間無電流流過，所以U

33、 UADAD也就是也就是U UADAD?？紤]到考慮到圖圖2-162-16中接在中接在電源電源BCBC兩點間的負載是對稱兩點間的負載是對稱的，所以的，所以D D點的電位點的電位就是就是E EBCBC的中點的中點，如圖如圖2-182-18所示。據(jù)此可求出等值電源電勢為：所示。據(jù)此可求出等值電源電勢為：3. 3. 圖圖2-172-17中中等值阻抗等值阻抗Z Zd d（=R=Rd d+jL+jLd d）是將）是將圖圖2-162-16中的電源中的電源全部短路后從斷口兩端量得的阻抗。全部短路后從斷口兩端量得的阻抗。等值電感等值電感L Ld d=1.5L=1.5L，等值電阻等值電阻R Rd d=1.5R=1

34、.5R，系數(shù)均為，系數(shù)均為1.51.5。A A相斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓（相斷口的瞬態(tài)恢復(fù)電壓（transient recovery voltagetransient recovery voltage，簡簡稱稱TRVTRV）為為：結(jié)論：結(jié)論：開相短路故障開相短路故障時，時，首開相的工頻恢復(fù)電壓為電源相電壓幅值斷三首開相的工頻恢復(fù)電壓為電源相電壓幅值斷三的的1.51.5倍倍，該值比開斷單相短路時高。，該值比開斷單相短路時高。3. 3. BCBC兩相短路兩相短路的的開斷開斷：A A相開斷后，由三相短路轉(zhuǎn)化為兩相短路，由于相開斷后，由三相短路轉(zhuǎn)化為兩相短路，由于R LR L，在以后的分析，在以后的分析中均

35、略去中均略去R R。當當t=0t=0，sinwt=0sinwt=0，由（由（2-382-38）和（）和（2-392-39）可知，可知，A A相電流過零熄滅相電流過零熄滅時時，B B、C C兩相間的兩相間的線電線電壓壓e eBCBC為為零零，流過，流過B B相和相和C C相的電流各達其幅相的電流各達其幅值值 。所以，在所以，在短路短路由三由三相轉(zhuǎn)化為相轉(zhuǎn)化為兩相兩相后，后，短路短路電流的幅值電流的幅值將下降為將下降為三三相短路相短路時的時的 倍。倍。倍A A相電流過零開斷后經(jīng)過相電流過零開斷后經(jīng)過0.005s0.005s流經(jīng)流經(jīng)B B相和相和C C相斷口的電流將同時過零點而相斷口的電流將同時過零

36、點而熄滅。熄滅。設(shè)電弧熄滅后加在設(shè)電弧熄滅后加在B B、C C兩相串聯(lián)斷口上的恢復(fù)電壓均勻分配，則兩相斷口兩相串聯(lián)斷口上的恢復(fù)電壓均勻分配，則兩相斷口上工頻恢復(fù)電壓分別為：上工頻恢復(fù)電壓分別為：首開相的首開相的工頻恢復(fù)電壓（工頻恢復(fù)電壓（power-frequency recovery voltagepower-frequency recovery voltage，簡稱簡稱PFRVPFRV）和和電源電壓幅值之比電源電壓幅值之比稱為稱為首開相系數(shù)首開相系數(shù)，用，用K Kl l表示，即：表示，即：l二、三相接地短路故障的開斷：二、三相接地短路故障的開斷：l與與“一一”內(nèi)容不同的是用內(nèi)容不同的是用“

37、對稱分量法對稱分量法”（已知（已知I IA A、U UB B、U UC C，可求出可求出U UA A、I IB B、I IC C）求工頻恢復(fù)電壓。）求工頻恢復(fù)電壓。1. 1. 三相短路后，三相短路后，A A相已開斷，兩相短路電流開斷時的恢復(fù)電壓：相已開斷，兩相短路電流開斷時的恢復(fù)電壓：兩相接地短路時首先開斷的兩相接地短路時首先開斷的C C相的工頻恢復(fù)電壓為相的工頻恢復(fù)電壓為U Ughcghc=1.25E=1.25Em m。2. 2. 兩相轉(zhuǎn)單相開斷：在繼兩相接地短路后出現(xiàn)的單相接地故障中，流兩相轉(zhuǎn)單相開斷：在繼兩相接地短路后出現(xiàn)的單相接地故障中，流經(jīng)經(jīng)B B相斷口的短路電流幅值相斷口的短路電流

38、幅值為為0.6I0.6Im m。B B相開斷后相開斷后，B B相斷口的相斷口的工頻恢復(fù)電壓工頻恢復(fù)電壓則則為為U UghBghB=E=Em m。3. 3. 各種接地故障的首開相系數(shù)也列于表各種接地故障的首開相系數(shù)也列于表2-12-1。由表可知，其中也以三相。由表可知，其中也以三相短路時首開相工作條件最嚴重。當短路時首開相工作條件最嚴重。當X X0 03X3Xl l時，可取首相開斷系數(shù)為時，可取首相開斷系數(shù)為1.51.5；當；當X X0 03X3Xl l時，可取首相開斷系數(shù)為時，可取首相開斷系數(shù)為1.31.3（因?qū)嶋H上很少發(fā)生三相短路，故取（因?qū)嶋H上很少發(fā)生三相短路，故取1.31.3）。）。小規(guī)

39、律：表小規(guī)律：表2-12-1中中，“故障形式故障形式”和和“中性點接地形式中性點接地形式”中，中，只要有一項為只要有一項為“不接地不接地”，則三相的首開極系數(shù)，則三相的首開極系數(shù)K K1 1=1.5=1.5，而兩相的首開極系數(shù)為而兩相的首開極系數(shù)為K K1 1=0.866=0.866。4. 4. 總結(jié)：總結(jié)：1.1.在中性點直接接地系統(tǒng)中，出現(xiàn)在中性點直接接地系統(tǒng)中，出現(xiàn)三相短路故障三相短路故障的的機會極機會極少少，首開極系數(shù)可取，首開極系數(shù)可取K K1 1= =1.31.3；2.2.在在中性點不直接接地系統(tǒng)中性點不直接接地系統(tǒng)中，首開極系數(shù)可取中，首開極系數(shù)可取K K1 1= =1.51.5

40、；3.3.異地故障異地故障：K K1 1= =1.7321.732；4.4.利用首相開斷系數(shù)利用首相開斷系數(shù)K K1 1與系統(tǒng)的最高工作電壓與系統(tǒng)的最高工作電壓U Umnmn，可求得，可求得斷路器斷路器首開極首開極的的工頻恢復(fù)電壓最大值工頻恢復(fù)電壓最大值：U Uprmprm=0.816K=0.816K1 1U Umnmn。斷路器開斷三相短路電流斷路器開斷三相短路電流 接地方式接地方式 等效電路、等效電感、等效電路、等效電感、電容和電壓電容和電壓 向量圖向量圖 三相不接地系統(tǒng)短三相不接地系統(tǒng)短路，電源中性點可以不接地，路，電源中性點可以不接地，也可以接地（用虛線表也可以接地（用虛線表示）示） ：

41、1.UA=UB=UC=U2.I2.IA=I=IB=I=IC=I=Id=U =U / /LLd d=1.5L，Cd d=2C，U Ud d=1.5U，Id d= U / L由對稱分量法得：由對稱分量法得： UghfA=1.5U =1.5Em m 三相接地系統(tǒng)的三三相接地系統(tǒng)的三相接地短路相接地短路臨界并聯(lián)電阻臨界并聯(lián)電阻RLjLj=（L/CL/C） ：1. 1. Rb b RLjLj，周期性，周期性振蕩恢復(fù)；振蕩恢復(fù)；2. 2. Rb b RLjLj，非周，非周期性振蕩型恢復(fù)。期性振蕩型恢復(fù)。5 5、歸納：、歸納：斷路器開斷三相短路電流斷路器開斷三相短路電流三相電路開斷時的瞬態(tài)恢三相電路開斷時的

42、瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值復(fù)電壓最大值u uhfmhfm注意：注意：三相電路開斷時三相電路開斷時的瞬態(tài)恢復(fù)電壓通常的瞬態(tài)恢復(fù)電壓通常只計算只計算首開極首開極的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，其的瞬態(tài)恢復(fù)電壓，其他情況復(fù)雜，略去。他情況復(fù)雜，略去。首開極首開極A A相開斷后，相開斷后，三相短路變成兩相短路三相短路變成兩相短路最后一個半波與長、短半波最后一個半波與長、短半波首開極的瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值首開極的瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值uhfmhfm=0.816K1 1Km mUe e（kV）式中式中 Km m：振幅系數(shù)，是指瞬：振幅系數(shù)，是指瞬態(tài)恢復(fù)電壓最大值態(tài)恢復(fù)電壓最大值Uc c與首開極與首開極工頻恢復(fù)電壓最大值工頻恢復(fù)電壓最大

43、值Uprmprm之之比。比。1.UBghf=UCghf=0.866Um2.I2.IB=I=IC=0.866I=0.866Id式中，式中，Um為電源相電壓的為電源相電壓的幅值。幅值。 約約0.005s（/2/2）后，后，B、C同時過零。同時過零。 B相：為短半波，持續(xù)相：為短半波，持續(xù)時間：時間：0.0083s；幅值為：；幅值為：0.866Im m。 C相：為長半波，持續(xù)相：為長半波，持續(xù)時間：時間：0.0116s；幅值為：；幅值為：Im m。C相先過零，相先過零，Ic c為零后，為零后，UCghCghf=1.25Em；然后；然后B相成單相相成單相接地短路，流過接地短路，流過B相斷口的短相斷口的

44、短路電流幅值為路電流幅值為0.6Im m。B相開斷相開斷后，壁廂斷口的工頻恢復(fù)電壓后，壁廂斷口的工頻恢復(fù)電壓為為Em m?；謴?fù)電壓平均上升速度（恢復(fù)電壓平均上升速度（duduhfmhfm/dt/dt）p p （duduhfmhfm/dt/dt）p p =1.63K1 1Kmdmdf0 0Ue e（kV/s） = =1.63K1 1Kmdmdf0 0Ue e1010-6-6（kV/s） 式中，式中，UmUm是單相額定電壓幅值。是單相額定電壓幅值。第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓特性電力系統(tǒng)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓特性單相和三相短路故障開斷單相和三相短路故障開斷中的中的瞬態(tài)恢復(fù)電壓的特性瞬態(tài)恢復(fù)電壓的特

45、性都是都是單頻（工頻）單頻（工頻）的。的。當當回路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化回路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，電力系統(tǒng)的時，電力系統(tǒng)的恢復(fù)電壓恢復(fù)電壓也也可以是雙頻可以是雙頻、三頻三頻甚至甚至更高更高頻率頻率。一、一、雙頻雙頻電路電路：圖圖2-232-23（a a）中中開斷中性點接地的發(fā)電機輸電線路在電抗器后的單相接地開斷中性點接地的發(fā)電機輸電線路在電抗器后的單相接地短路短路。圖圖2-232-23（b b）為其為其等值線路圖等值線路圖，圖中，圖中略去全部電阻略去全部電阻。其中。其中L L1 1、C Cl l為為斷路斷路器電源側(cè)器電源側(cè)的電感和對地電容，的電感和對地電容，L L2 2、C C2 2為為電抗器電抗器的電感和對

46、地電容。的電感和對地電容。1.L1.L1 1、L L2 2電路：忽略斷路器開斷前流經(jīng)電路：忽略斷路器開斷前流經(jīng)C Cl l和和C C2 2的電流，則電弧電流過零的電流，則電弧電流過零前瞬間作用在前瞬間作用在L Ll l、L L2 2、C Cl l和和C C2 2上的電壓將為：上的電壓將為：2. C2. C1 1、C C2 2電路：電路：從從電流過零電弧熄滅開始電流過零電弧熄滅開始，斷口兩側(cè)的回路斷口兩側(cè)的回路將將分開成兩個獨立的振蕩回分開成兩個獨立的振蕩回路路，忽略忽略振蕩過程中振蕩過程中電源電壓變化電源電壓變化，可得，可得圖圖2-232-23（C C）的等值線路圖的等值線路圖。由此可求出由此

47、可求出電容電容C C1 1和和C C2 2上的上的瞬態(tài)電壓變化瞬態(tài)電壓變化為：為：圖圖2-242-24為計及衰減時為計及衰減時u uc1c1和和u uC2C2的變化曲線以及由此合成的雙頻恢復(fù)電壓的變化曲線以及由此合成的雙頻恢復(fù)電壓的波形。的波形。二、電力系統(tǒng)瞬態(tài)恢復(fù)電壓：二、電力系統(tǒng)瞬態(tài)恢復(fù)電壓：實際電力系統(tǒng)回路多樣，參數(shù)各異，瞬態(tài)恢復(fù)電壓實際波形實際電力系統(tǒng)回路多樣，參數(shù)各異，瞬態(tài)恢復(fù)電壓實際波形很復(fù)雜，一般要通過實測或用電子計算機計算得出。很復(fù)雜，一般要通過實測或用電子計算機計算得出。根據(jù)統(tǒng)計和歸納，根據(jù)統(tǒng)計和歸納，電力系統(tǒng)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓電力系統(tǒng)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓分為分為兩種兩種：1. 1.

48、系統(tǒng)電壓低于系統(tǒng)電壓低于110kV110kV，或，或雖高于雖高于110kV110kV但短路電流只有最但短路電流只有最大短路電流的大短路電流的10103030，相對較小相對較小的情況。此時的情況。此時瞬態(tài)恢復(fù)電壓近瞬態(tài)恢復(fù)電壓近似于衰減的單頻振蕩。似于衰減的單頻振蕩。 此時，此時，恢復(fù)電壓特性常用恢復(fù)電壓特性常用“兩參數(shù)法兩參數(shù)法”表示。表示。即即瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值U Ushmshm（kVkV）和）和峰值時間峰值時間t tm m（ss），或），或恢恢復(fù)電壓復(fù)電壓振幅系數(shù)振幅系數(shù)K Km m和和固有振蕩頻率固有振蕩頻率f f0 0。 為了反映恢復(fù)電壓起始部分的變化，為了反映恢復(fù)電壓起

49、始部分的變化，IEC推薦采用推薦采用“兩參兩參數(shù)帶時延法數(shù)帶時延法”。具體采用下列參數(shù)，如具體采用下列參數(shù)，如圖圖2-262-26所示所示：a a 瞬態(tài)恢復(fù)電壓的最大值瞬態(tài)恢復(fù)電壓的最大值U Ushmshm（kV）； b b 峰值參考時間峰值參考時間t t3 3（s） ：指按最大平均速度上升到最大值：指按最大平均速度上升到最大值U Ushmshm所需的所需的時間；時間； c c 時延時延t td d（s） ，指與恢復(fù)電壓的起始部分相切且平行于，指與恢復(fù)電壓的起始部分相切且平行于OAOA的直線（又的直線（又稱時延線）與時間軸的交點；稱時延線）與時間軸的交點；d d 時延參考電壓時延參考電壓U U

50、（kV）及及時延參考時間時延參考時間t t（s），指時延線與恢復(fù)，指時延線與恢復(fù)電壓曲線相切的切點所對應(yīng)的電壓及時間。電壓曲線相切的切點所對應(yīng)的電壓及時間。 兩參數(shù)法的兩參數(shù)法的缺點：不能正確反映缺點：不能正確反映恢復(fù)電壓起始部分恢復(fù)電壓起始部分的變化情況的變化情況，因而，因而無法確定電弧是否重燃無法確定電弧是否重燃。圖圖2-252-25給出了斷口的給出了斷口的介質(zhì)強度恢復(fù)曲線介質(zhì)強度恢復(fù)曲線u uj j以及以及兩條恢復(fù)電壓曲線兩條恢復(fù)電壓曲線u uhf1hf1和和u uhf2hf2。u uhf1hf1和和u uhf2hf2具有具有相同的瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值和峰值時間相同的瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值和峰值時

51、間，其中，其中u uhf1hf1的起始上升的起始上升速度高，因此在速度高，因此在t=tt=t1 1時和時和U Uj j曲線相交而造成電弧的重燃。曲線相交而造成電弧的重燃。U Uhf2hf2則由于起始上升則由于起始上升速度低不和速度低不和u uj j相交而不重燃。相交而不重燃。2. 2. 系統(tǒng)電壓高于系統(tǒng)電壓高于110kV110kV且短路電流相對于最大短路電流來說百分數(shù)較大且短路電流相對于最大短路電流來說百分數(shù)較大時，瞬態(tài)恢復(fù)電壓時，瞬態(tài)恢復(fù)電壓包含一個包含一個上升速度較高的初始部分，以上升速度較高的初始部分，以及繼之而來的及繼之而來的上升上升速度較低速度較低的部分，的部分，采用采用“四參數(shù)法四

52、參數(shù)法”（為（為最大短路電流的最大短路電流的6060100100）。）。 IEC IEC推薦的推薦的“四參數(shù)法四參數(shù)法”中的中的四個參數(shù)是四個參數(shù)是：第一波幅值第一波幅值U U1 1（kVkV），），達到第一波幅值的時間達到第一波幅值的時間t tl l（ss），），瞬態(tài)恢復(fù)電壓瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值峰值U Ushmshm（kVkV）和）和峰值參考時間峰值參考時間t t2 2（ss），如圖），如圖2-272-27（a a）所示。）所示。 注意注意：如果：如果由第一波幅值點（由第一波幅值點（Ul，t1）向峰值曲線所）向峰值曲線所作切線有低于實際恢復(fù)電壓的地方作切線有低于實際恢復(fù)電壓的地方（ 圖圖2-27

53、，b ），應(yīng)），應(yīng)移動該移動該切線切線使其使其能包含全部恢復(fù)電壓曲線能包含全部恢復(fù)電壓曲線。 移動規(guī)則：移動規(guī)則：是是使圖使圖2-272-27（b b）中中面積面積I I等于面積等于面積，折折線線OABCDOABCD即為即為瞬態(tài)恢復(fù)電壓曲線的包絡(luò)線瞬態(tài)恢復(fù)電壓曲線的包絡(luò)線。 四參數(shù)法再加時延線四參數(shù)法再加時延線后，稱為后，稱為“四參數(shù)帶時延法四參數(shù)帶時延法”。3. 3. 我國各級電壓我國各級電壓的的瞬態(tài)恢復(fù)電壓特性瞬態(tài)恢復(fù)電壓特性的相關(guān)規(guī)定可參看的相關(guān)規(guī)定可參看GB1984-80GB1984-80交流高壓斷路器交流高壓斷路器。在進行斷路器試驗時，所加。在進行斷路器試驗時，所加恢復(fù)電壓應(yīng)符合標準

54、的規(guī)定?；謴?fù)電壓應(yīng)符合標準的規(guī)定。4.4.如如圖圖2-282-28所示，以所示，以兩參數(shù)帶時延法兩參數(shù)帶時延法為例，為例，恢復(fù)電壓恢復(fù)電壓u uhfhf合格判據(jù)合格判據(jù)：（1 1）用標準所給）用標準所給U Ushmshm、t ts s、t td d、U U和和t t，作出，作出參考線參考線OABOAB和和時延線時延線CDCD；（2 2）畫出畫出試驗所用恢復(fù)電壓曲線試驗所用恢復(fù)電壓曲線u uhfhf的的最大平均速度線最大平均速度線OAOA及通過最大及通過最大值的值的水平切線水平切線，形成，形成包絡(luò)線包絡(luò)線OABOAB。（3 3）比較比較U Uhfhf的包絡(luò)線的包絡(luò)線OABOAB與參考線與參考線O

55、ABOAB，如線如線OABOAB在線在線OABOAB之上之上，而，而恢復(fù)電壓曲線恢復(fù)電壓曲線u uhfhf的的起始部分又不與時延線起始部分又不與時延線CDCD相交相交，則認為恢復(fù)電，則認為恢復(fù)電壓符合標準的規(guī)定。壓符合標準的規(guī)定。第五節(jié)第五節(jié) 近區(qū)故障的開斷近區(qū)故障的開斷l(xiāng)近區(qū)故障近區(qū)故障是指是指距距斷路器幾百米至幾公里斷路器幾百米至幾公里的的線路線路上上發(fā)生的短路故障發(fā)生的短路故障。l超高壓電力系統(tǒng)超高壓電力系統(tǒng)中，當中，當短路電流短路電流在在252565kA65kA范圍范圍內(nèi)，斷路器內(nèi)，斷路器開斷近區(qū)開斷近區(qū)故障故障時的時的工作條件工作條件較之較之開斷直接在斷路器出線端上的短路故障更為嚴重

56、開斷直接在斷路器出線端上的短路故障更為嚴重（？（？ ） 。l一、近區(qū)故障的機制一、近區(qū)故障的機制l1. 1. 參看參看圖圖2-292-29（a a），），以以中性點接地的發(fā)電機的近區(qū)單相接地故障中性點接地的發(fā)電機的近區(qū)單相接地故障為為例。圖中例。圖中電源電壓為電源電壓為E E，D D點發(fā)生短路點發(fā)生短路時的時的短路電流有效值短路電流有效值為：為：2. 2. 在流經(jīng)在流經(jīng)斷路器斷口斷路器斷口的的電流過零前的瞬間（電流過零前的瞬間（t=0t=0- -），斷口兩端斷口兩端A A點點與與B B點的對地電壓點的對地電壓U UA A和和U UB B相等，為：相等，為：3. 3. 電流過零電弧熄滅電流過零電

57、弧熄滅后（后（t t0 0時），時），斷口兩側(cè)的回路斷口兩側(cè)的回路將分開成將分開成兩個獨立兩個獨立的部分的部分。 如如圖圖2-292-29（a a）和（）和（b b）所示。參照式（所示。參照式（2-5l2-5l），），A A點對地的電壓點對地的電壓u uA A將將為：為： B B點對地的電壓點對地的電壓U UB B則需根據(jù)則需根據(jù)行波行波理論求出。理論求出。圖圖2-292-29（CC）是是 t=0t=0時時BDBD段段線路上的線路上的起始電壓分布起始電壓分布。當當t t0 0時，這一時，這一起始電壓分布起始電壓分布將被將被分解成兩個相同分解成兩個相同的的行波行波，一個前行一個前行，一個反行一個

58、反行。行波在。行波在開路開路的的B B點發(fā)生全（正）反射點發(fā)生全（正）反射，在，在短路短路的的D D點發(fā)生負反射點發(fā)生負反射。行波沿線路的傳播速度為行波沿線路的傳播速度為=1/=1/（L LC C） ，其中，其中L L和和C C為線路每單位為線路每單位長度的電感和電容。長度的電感和電容。行波從線路一端傳播至另一端所需的時間行波從線路一端傳播至另一端所需的時間為為l/vl/v。圖圖2-2-3030是是t=0t=0后不同時刻行波在線路上的位置。后不同時刻行波在線路上的位置。據(jù)此可寫出據(jù)此可寫出B B點對地的電壓為：點對地的電壓為：（全反射點）（負反射點）（從一端到另一端的時間）4. 4. 圖圖2-

59、312-31（a a）是表示）是表示u uA A和和u uB B的的波形波形。圖圖2-312-31（b b）是說明）是說明合合成的成的斷口恢復(fù)電壓波形斷口恢復(fù)電壓波形。先經(jīng)過先經(jīng)過幾個極快幾個極快的的鋸齒鋸齒振蕩振蕩，再進入，再進入角頻率角頻率為為1 1的振蕩的。的振蕩的。0t0t（2l/v2l/v）: :這段時間很短，這段時間很短，U UA A變化變化很小，故取很小，故取U Ua a=2IL=2ILl l?；謴?fù)電壓的上升速度恢復(fù)電壓的上升速度duduhfhf/dt/dt和第一個最大值和第一個最大值U U1 1為：為： duduhfhf/dt/dt與短路電流與短路電流I I成正比，因此隨著成正

60、比，因此隨著系統(tǒng)短路容量系統(tǒng)短路容量的的增大增大，恢復(fù)電恢復(fù)電壓的上升速度壓的上升速度將將增加增加，從而引起，從而引起開斷困難開斷困難。 電弧電弧是否重燃是否重燃還和還和恢復(fù)電壓的第一個最大值恢復(fù)電壓的第一個最大值U Ul l有關(guān)。有關(guān)。U U1 1和和短路點到斷短路點到斷路器的距離路器的距離l l有關(guān)。有關(guān)。 分析：分析：圖圖2-322-32（a a）：）：l l值很小值很小，短路電流大短路電流大， duduhfhf/dt/dt大大，但，但U U1 1較小，故較小，故電弧電弧也不可能重燃；也不可能重燃；圖圖2-322-32（c c）：）：l l值大，值大，U U1 1將將增大增大，但短路電流