真空開關(guān)的操作過電壓及其防護

1、真空開關(guān)的操作過電壓及其防護 目前，真空開關(guān)和sf6開關(guān)是無油開關(guān)的兩大主導(dǎo)產(chǎn)品，它們在性能上相去無幾，但真空開關(guān)無sf6的溫室效應(yīng)問題，其工藝水平適合我國企業(yè)的制造現(xiàn)狀，價格相對較低。所以，真空開關(guān)的生產(chǎn)量與使用量遠(yuǎn)高于sf6開關(guān)，特別是10kv戶內(nèi)產(chǎn)品中，真空開關(guān)已占絕對優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計，1996年10kv級無油開關(guān)中，真空開關(guān)約占70%。隨著城網(wǎng)開關(guān)無油化改造和真空開關(guān)的大量應(yīng)用，其操作過電壓問題已日益突出，必須予以關(guān)注并采取相應(yīng)的解決措施。1真空開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點真空開關(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，僅有金屬蒸汽離子形成的電弧，而無氣體的碰撞游離，因金屬蒸汽離子的擴散及

2、再復(fù)合過程非常迅速，從而能快速滅弧和恢復(fù)原來的真空度，可經(jīng)受多次分、合閘而不降低開斷能力。其主要特點如下：(1)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，動作快，分、合閘所需功率小。(2)電氣、機械壽命長，觸頭壽命一般比少油開關(guān)長50倍，維修工作量少。(3)開斷容量大，允許開斷次數(shù)多，適合于頻繁操作的場合。(4)不產(chǎn)生高壓氣體及有毒氣體，無火災(zāi)及爆炸危險，不污染環(huán)境。(5)開斷小電感電流時容易發(fā)生截流過電壓及電弧重燃過電壓。通常從加強運行管理和采取防護措施兩方面來抑制操作過電壓，以保證電網(wǎng)的安全運行。2真空開關(guān)的操作過電壓(1)截流過電壓真空開關(guān)切除電感電路并在電流過零前使電弧熄滅而感生很高的電壓截流過電壓。

3、現(xiàn)以切斷空載變壓器為例，分析發(fā)生過電壓的機理及相關(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為真空開關(guān)，gt為變壓器繞組對地電容，lt為變壓器激磁電感。設(shè)qf斷開的電流為i，則斷開前儲存在變壓器繞組中的電磁能量為wc=12lti2，儲存在gt中的電場能量為wl=12gtu2，其中u為對應(yīng)于i的截流電壓。當(dāng)qf切除電路并快速滅弧時，電源即與負(fù)載完全分離，電磁能wl與電場能wc便互相轉(zhuǎn)換，形成振蕩，電容電壓達到最大值um時的能量為12ctu2m=12ctu2+12lti2即um=u2+ltcti2 可知影響截流過電壓um的主要因素為：電感l(wèi)t越大，過電壓越高。電容ct越小，過電

4、壓越高。電流i越大，過電壓越高。而截流值i的大小還與觸頭材料有關(guān)。(2)電弧重燃過電壓真空開關(guān)若在電流接近過零前切除電感電路(為附圖中的空載變壓器)，當(dāng)電流過零時，ct與lt將發(fā)生能量振蕩，ct中的電場能量全部轉(zhuǎn)換成磁場能量使lt的電壓ul升高。因振蕩頻率f0遠(yuǎn)大于50hz，電源相對于高頻振蕩可看成近似直流，按最危險考慮，設(shè)us=-sm，觸頭間的恢復(fù)電壓un=us-l將達到較高值，若此時觸頭開距很小，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lt及ct補充能量，其電壓與重燃前電壓相疊加。當(dāng)電流過零時，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電壓。3過電壓的防護過電壓防護是從技術(shù)上防止、抑制其數(shù)值在允許的范圍，以減小過電壓對電氣設(shè)備的危害和提高供配電系統(tǒng)的可靠性。常用的防護措施如下：(1)降低截流值，從根本上降低截流過電壓。適當(dāng)加大觸頭開距，以抑制電弧重燃過電壓。(2)裝設(shè)rc吸收器。若電阻及電容參數(shù)選擇合適，既可降低過電壓幅值，又可減緩過電壓的上升陡度。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保護器。將電阻r與鐵心電感l(wèi)并聯(lián)后串接于開關(guān)與電纜之間。正常時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，高頻電流使鐵心電抗增大，抑制過電壓，電阻則起阻尼及限流作用。(4)采用氧化鋅避雷器moa。moa實際上是一個非線性壓敏電阻，在工作電壓下呈極大電阻