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贵州真空断路器操作过电压及防护

来源:www.flitgroup.com   贵阳施耐德 发布时间 : 2019-02-27

    贵州真空断路器操作过电压及防护,真空断路器在操作过程中易出现过电压的现象,所产生的过电压幅值可达到额定工作值的3~5倍甚至更高,在切合过程中因其产生的过电压常常使得变压器、电动机等电力设备被烧毁,严重影响了电力系统的安全运行.文章分析了真空断路器在操作时产生的各种过电压,提出了抑制过电压的必要措施.

    在开关电器开合电路的瞬间,过电压的出现是不可避免的.电力运行过程中开关倒闸是很频繁的操作,产生过电压对电力设备危害极大,甚至因为过电压的出现而烧毁设备.由于真空断路器的固有特性,在操作过程中出现过电压的几率比其它断路器大,产生过电压的现象更为突出.

    2真空断路器的操作过电压类型
    2.1 截流过电压
    真空断路器开断小电流时,电弧的特性为扩散型电弧,由于电流较小,形成真空电弧的阴极斑点所提供的金属蒸气量不够充分、稳定,出现了自激的高频振荡,最后电弧电流降到零导致熄灭.通常电弧的频率很高,在频率响应不高的示波器显示图中,电流波形好象被突然截断一般,这就是截流的现象,如图1所示.

    真空断路器发展初期,截流过电压曾经是应用中比较突出的问题.当时由于在触头材料、触头结构、灭弧室结构等方面技术落后,截流值很高.随着真空断路器技术的发展,采用了截流值较低的触头材料,使得截流水平降到很低的数值.

    2.2多次重燃过电压
    多次重燃过电压是典型的谐振过电压,是由于弧隙发生多次重燃,电源多次向回路中电容进行充电而产生的.在开断过程中,由于相位差的原因,其中一相必然在过零前先开断.此时,触头一侧为工频电源,另一侧则为高频振荡,触头电压为两者之和.触头开距小,触头间耐压不充分而将发生第一次重燃,电源向回路电容充电.

    发生了第一次重燃又熄弧后,断路器的恢复电压上升至更高,在极短的时间内触头之间间隙尚不够大,很可能会发生第二次重燃.再熄弧,以致发生多次重燃现象.每一次重燃都是在前一次的基础上发生的,导致恢复电压在极短的时间内上升到非常高[1].

    实际运行中,电机的匝间绝缘常被多次重燃过电压击穿.当电机负载受到前沿很陡的过电压作用时,过电压不是均匀的加到各个线圈上的,而是以行波的方式依次通过各个线圈,一般而言,当过电压频率达到1MHz时,一个线圈承受的过电压值超过总的过电压幅值的一半以上,一般为60%~85%之间.

    这样,即使过电压的幅值不太大,一个线圈承受的过电压就足以引起线圈匝间绝缘击穿,靠近电机引线入口的线圈特别容易出现匝间绝缘的破坏.

高压真空断路器
    2.3三相同时开断过电压
    在三相交流电路中,当首开断相的触头将此相电流开断后,其余两相一般要延时四分之一周期后才被开断.但如果首开断相产生重燃,三相之间将会通过相间耦合,首开断相间隙中流过的高频电流将会叠加到其它两相的工频电流上,随着首开断相的电压迅速上升,流进二、三相的高频电流也加大,使二、三相的电流也强制过零,由于真空断路器的灭弧能力很强,使第二、三相的电流强制熄灭.电路三相均发生等效截流,三相电流同时被切断,从而产生过电压,称为三相同时开断过电压.

    三相同时开断现象和多次重燃是一起发生的,造成多次重燃的条件也就是三相同时开断的条件.

    3操作过电压的防护
    操作过电压的出现给电力设备造成极大危害,防止过电压的产生或降低过电压的幅值是十分重要且必要的.除了从断路器性能的改进方面着手解决之外,主要还是从改变真空断路器的运行条件,即在线路上采取措施,使得在操作时发生截流、重燃或三相同时开断时能将过电压限制在允许的水平.

    3.1改善触头的材料
    大量实验及实践表明,真空断路器在开断电路时截流值的高低主要取决于触头材料.触头材料的饱和蒸气压越高、导热系数越小,截流值就越低;反之,截流值就很高.这是因为饱和蒸气压高、小电流的情况下触头依然可以提供维持真空电弧所必须的金属蒸气,导热系数越小,触头本身的热量就不易散逸,则有利于触头表面材质的蒸发,从而维持电弧的燃烧.

    国外许多公司都致力于低截流水平触头材料的开发,在这方面,日本公司成绩最为显著[1].富士公司使用高饱和蒸气压金属成分的铜铬合金触头材料,使真空断路器的平均截流水平降至0.4A,日立公司使用CoAgSe触头材料,截流水平低于1A,同时,许多制造厂采用碳化钨铜合金触头,使截流值降到很低的数值.

    3.2加装防护装置
    3.2.1增加负载侧的电容量
    最大截流过电压同负载端的波阻抗成正比,因此只要降低负载端的波阻抗可以降低截流过电压.然而负载一旦确定,其相应的电感量也即固定,对电感量的改变是不太可能的,唯一的办法是增加负载端的电容量.

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