剖析真空断路器开断电抗器操作过电压发作的要素及按捺办法

跟着电力体系电网的不断拓宽,为了确保体系安稳作业和供电质量,电网中、分外是在纽带变电所,其低压侧均装设了用于无功调度的电抗器组。这种设备,出于其调度功用的需求,一般是投切再三,一同,受设备场合等客观要素的影响,在其开断设备的挑选上,具有灭弧才调强、触头损耗小、开断次数多、维护少、修补周期长等利益的真空断路器,成为计划优选计划。电抗器归于储能元件,在作业操作进程中,由于其作业状况发作改动,或许发作数倍于电源电压的操作过电压。真空断路器是选用真空作为灭弧介质,在开断电抗器时,其操作电压发作的机理和类型,与油断路器有所纷歧样。
  
  1发作操作过电压的要素
  
  真空断路器开断电抗器时,操作过电压一般可分为:截流过电压、三相一同截流过电压和高频重燃过电压三种。别的,由于断路器的制作技能疑问,在合闸时发作弹跳,致使操作过电压的状况则更为凌乱。
  
  (1)截流过电压。
  
  ①发作的要素是因真空断路器灭弧才调强,在开断电抗器时,或许在电流抵达零点之前发作强行停息,这便是断路器的截流。此刻有大的电流改动率而电抗器侧压降UL=L,即构成过电压。
  
  ②影响截流过电压巨细的要素,依据理论核算,截流过电压倍数Kn可用下式表出:
  
  式中ηm——磁能转化为电场能的损耗系数,小于1
  
  fo——自振频率,巨细为2π
  
  f——工频50Hz
  
  α——截流相角
  
  由此可见,影响过电压倍数的两个首要要素为:
  
  a.电抗器电感的巨细及外部联线与电气设备的杂散电容巨细;
  
  b.截流视点α,当α→90°,即电流在挨近峰值处被堵截,过电压倍数达最大值,过电压景象最为严峻。
  
  关于真空断路器而言,其截流水平也直接影响操作过电压倍数,而截流水平又与真空灭弧室的制作技能及断路器效劳方针有关。强灭弧才调的真空断路器,在开断小电流时,截流过电压发作的机率较高,关于大电流负载则或许不会发作显着的影响。
 (2)三相一同截流过电压。
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  从物理视点而言,图(1)中,断路器K开断后,L、C电路中定会发作高频率的能量振动。在截流初始,康复电压因高频振动上升较快,此刻断路器触头间抗电强度有限,触头间易发作电弧重燃,电容C上的电荷就要经过C—Lk—Cs回路进行高频放电,该高频电流过零时,电弧又停息,接着又或许屡次呈现重燃又熄弧的进程。所以在某些状况下,如开断理性小电流时,触头间的重燃恰当于主动的放电空位,绑缚了过电压幅值。另一方面,当电抗器与断路器经过三相电缆联接时,其电缆芯线间有相间互电容和互电感,使稳当一相开断截流而发作过电压和重燃时,其暂态高频电流经过电磁耦合至其它两相一同感应出一个高频电流。该高频电流与原有的工频电流叠加,其效果可使两相电流霎时刻过零而被堵截。关于50Hz的工频而言,上述高频振动进程极快,可视为三相一同截流,即在三相中一同发作截流过电压,且在后两相中的截流值或许很大,然后发作很高的过电压。
  
  (3)高频重燃过电压。
  
  此处议论的高频重燃过电压,是依据真空断路器堵截较大电流且并未发作截流时呈现的屡次重燃。
  电工之家
  依据图1,当工频电流过零时,真空断路器开断熄弧,电容C即向电感L放电,开端振动,触头间呈现康复电压Uh,当电压等于断路器康复强度时,发作榜初度重燃;当振动电压榜初度抵达幅值时,其值应为U1=Em(电源电势)+Uh,此刻振动电流榜初度过零,再次熄弧,但电流值已非初度开断时的零值,即高频电流幅值大于工频电流瞬时值。如此重复,振动电流不断添加,振动最高电压不断加大,过电压可达极高幅值。尽管振动必将衰减至稳态值,但已或许对设备绝缘发作严峻损害。
  
  2按捺操作过电压的办法
  
  由上文剖析可知,对电抗器操作过电压的按捺办法,首要从下降过电压呈现的机率、按捺过电压幅值和下降过电压陡度等几方面下手,具体办法总结如下:
  
  (1)选用低电涌真空灭弧室断路器:
  
  由于真空断路器开断电抗器时,必定带来截流过电压疑问,且电抗器的损耗相对较小,对减小过电压晦气,因而在选用合分设备时,应留神思考断路器的截流功用,挑选低截流值的真空断路器;若截流值太高,应思考在断路器上加装并联电阻,然后抵达合理挑选设备参数,下降过电压呈现机率的意图。
  
  (2)选用避雷器:
  
  选用金属氧化物避雷器,具有志趣的伏安特性。它不只能防止雷电致使的外部过电压,并且能按捺因开断电抗器致使的内部操作过电压。由于在正常作业低电场强度下,其电阻率为十十~十11Ωm,漏电流极小,恰当于一绝缘体;而当电场强度抵达十6~十7V/m时,其电阻率活络下降至低电阻状况,因而可使过电压能量活络泄放,抵达绑缚过电压进一步添加的意图。
  
  金属氧化物避雷器与阀式避雷器比照,不只具有构造简略、体积小,通流容量大,运用寿数长的优势,并且由于其非线性特性,残压低,按捺过电压才调强,动作电流也比阀式避雷器偏低,对大气过电压和操作过电压均能起到维护效果。此外,它对电涌陡度照料快,能吸收任何波形的流涌电压,无空位,无工频续流,防止了工频放电电压的不安稳性和冲击放电电压的懈怠性。所以金属氧化物避雷器是较志趣的维护操作过电压元件。

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