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    技術支持

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    真空斷路器開斷電抗器操作過電壓產生的原因和抑制的方法

    發布時間:2020-04-27點擊量:5

    由此可見,影響過電壓倍數的兩個主要因素為:

    電抗器電感的大小及外部聯線與電氣設備的雜散電容大??;

    截流角度α,當α→90°,即電流在接近峰值處被截斷,過電壓倍數達最大值,過電壓現象最為嚴重。

    對于真空斷路器而言,其截流水平也直接影響操作過電壓倍數,而截流水平又與真空滅弧室的制造工藝及斷路器服務對象有關。強滅弧能力的真空斷路器,在開斷小電流時,截流過電壓產生的機率較高,對于大電流負載則可能不會產生明顯的影響。

    三相同時截流過電壓。

    從物理角度而言,圖(1)中,斷路器K開斷后,L、C電路中定會產生高頻率的能量振蕩。在截流初始,恢復電壓因高頻振蕩上升較快,此時斷路器觸頭間抗電強度有限,觸頭間易發生電弧重燃,電容C上的電荷就要通過C—Lk—Cs回路進行高頻放電,該高頻電流過零時,電弧又熄滅,接著又可能多次出現重燃又熄弧的過程。所以在某些情況下,如開斷感性小電流時,觸頭間的重燃相當于自動的放電間隙,限制了過電壓幅值。另一方面,當電抗器與斷路器通過三相電纜聯接時,其電纜芯線間有相間互電容和互電感,使得當一相開斷截流而產生過電壓和重燃時,其暫態高頻電流通過電磁耦合至其它兩相同時感應出一個高頻電流。該高頻電流與原有的工頻電流疊加,其結果可使兩相電流瞬間過零而被截斷。對于50Hz的工頻而言,上述高頻振蕩過程極快,可視為三相同時截流,即在三相中同時產生截流過電壓,且在后兩相中的截流值可能很大,從而產生很高的過電壓。

    高頻重燃過電壓。

    此處討論的高頻重燃過電壓,是基于真空斷路器切斷較大電流且并未發生截流時出現的多次重燃。

    當工頻電流過零時,真空斷路器開斷熄弧,電容C即向電感L放電,開始振蕩,觸頭間出現恢復電壓Uh,當電壓等于斷路器恢復強度時,發生第一次重燃;當振蕩電壓第一次達到幅值時,其值應為U1=Em(電源電勢)+Uh,此時振蕩電流第一次過零,再次熄弧,但電流值已非初次開斷時的零值,即高頻電流幅值大于工頻電流瞬時值。如此反復,振蕩電流不斷升高,振蕩最高電壓不斷加大,過電壓可達極高幅值。雖然振蕩必將衰減至穩態值,但已可能對設備絕緣產生嚴重危害。

    抑制操作過電壓的措施

    由上文分析可知,對電抗器操作過電壓的抑制措施,主要從降低過電壓出現的機率、抑制過電壓幅值和降低過電壓陡度等幾方面入手,具體措施總結如下:

    采用低電涌真空滅弧室斷路器:

    由于真空斷路器開斷電抗器時,必然帶來截流過電壓問題,且電抗器的損耗相對較小,對減小過電壓不利,因此在選用合分設備時,應注意考慮斷路器的截流性能,選取低截流值的真空斷路器;若截流值太高,應考慮在斷路器上加裝并聯電阻,從而達到合理選擇設備參數,降低過電壓出現機率的目的。

    采用避雷器:

    選用金屬氧化物避雷器,具有理想的伏安特性。它不僅能防止雷電引起的外部過電壓,而且能抑制因開斷電抗器引起的內部操作過電壓。因為在正常運行低電場強度下,其電阻率為1010~1011Ωm,漏電流極小,相當于一絕緣體;而當電場強度達到106~107V/m時,其電阻率迅速下降至低電阻狀態,因而可使過電壓能量迅速泄放,達到限制過電壓進一步升高的目的。

    金屬氧化物避雷器與閥式避雷器相比,不僅具有結構簡單、體積小,通流容量大,使用壽命長的優勢,而且由于其非線性特性,殘壓低,抑制過電壓能力強,動作電流也比閥式避雷器偏低,對大氣過電壓和操作過電壓均能起到保護作用。此外,它對電涌陡度響應快,能吸收任何波形的流涌電壓,無間隙,無工頻續流,避免了工頻放電電壓的不穩定性和沖擊放電電壓的分散性。所以金屬氧化物避雷器是較理想的保護操作過電壓元件。


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