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      科普知識
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      負荷開關

      真空斷路器的過電壓問題

      發布日期:2022-05-11 點擊率:141

        真空斷路器實際上還是屬于電氣類產品,由于其具有滅弧電壓低、滅弧能力強、分斷速度快、開斷容量大、使用壽命長、適應頻繁操作等特點。使它在行業的各個領域都發揮著重要的作用。然而,事情都存在兩面性,真空斷路器也有著自己的問題,其在開赴安過程中會出現過電壓,如果處理不得當,將使真空斷路器損壞,甚至發生爆炸,造成人身和財產損失。所以了解多電壓現象,并具有觀察和處理的能力是十分重要的。這里我做下簡單的闡述。

        過電壓產生:

        一般來說過電壓可以分成三種不同的類型,也是其主要的引發因素:

        1 截流過電壓

        真空斷路器在開斷負載設備時,會在電流過零前提前熄弧,產生截流現象。即di/dt→,于是在負載設備上將感應出相應的截流過電壓,即幅值與斷路器的截流水平和負載特性有關。在同樣負載下斷路器的截流值越低,過電壓幅值越小。

        2 多次重燃過電壓

        在真空斷路器開斷電氣負載時,當滅弧室觸頭在工頻電流過零時分離熄弧。由于斷路器觸頭開距小,在恢復電壓的作用下將發生重燃。大家知道,對于電氣負載均存在著L-C回路,電弧重燃將會在回路中出現高頻電流。在高頻電流過零時,電弧又將熄滅。由于觸頭開距小,又會產生新的振蕩,再次將觸頭間隙擊穿,導致電弧多次重燃。這樣,在回路中將會出現高電壓,其過電壓幅值隨重燃次數增多而增高。這種重燃可能在開斷過程中重復發生多次,其過電壓值將較高。實際上,過電壓值受斷路器動作瞬間工況的限制,但其電壓幅值也在4倍相電壓左右,對電器負載的絕緣將會造成危害。

        3 同時開斷過電壓

        當真空斷路器運用在開斷電機回路時,由于斷路器的截流現象,加上電機回路都存在著互感和電容,將引起電弧的重燃與高頻振蕩。當第一相開斷后,高頻電流將通過相間互感和電容耦合到第二、第三相上與原有的高頻電流疊加,形成三相電流同時過零點。第一相熄弧時,強迫第二、第三相電弧強制截斷,出現較高過電壓。

        過電壓的防范:

        雖然引發過電壓現象的原因不盡相同,但是只要掌握一些基本知識和措施,還是可以避免的,主要有以下幾種方法。

        使用截流值較低的斷路器 由于真空斷路器的截流過電壓與斷路器的截流值有關,截流值越小其過電壓幅值越小。而斷路器的截流值與斷路器觸頭材料有關,因此在斷路器設計選型時應特別注意選擇合適 的觸頭材料,以降低斷路器的截流值,減少截流過電壓。目前,滅弧室觸頭材料多為銅鉻合金,截流值為1 A左右。

        使用R-C阻容回路吸收裝置 真空斷路器的多次重燃過電壓,與負載回路中存在L-C振蕩而出現高頻電流有關,因此使用R-C阻容回路可有效地限制過電壓。R-C回路不僅能限制截流過電壓的幅值,而且可降低多次重燃過電壓的上升陡度。 該裝置由電阻和電容構成。電阻R的作用是增大衰減系數,消耗高頻振蕩電能,電容C的作用是限制過電壓波頭陡度。但使用R-C阻容回路不能完全吸收過電壓產生的能量。 如:6 kV系統所能承受的過電壓值Uq約為 15 kV,取斷路器的截流值Ij=1A;動作時間Td= 2ms;則其過電壓產生的能量為: Qc=Ij×Uq×Td=1×15×2=30J 取R=100 ? U=12kV C=0.2 礔,則R-C回路所能吸收的能量為: Qx=1/2×C×U×U=1/2×0.2×12× 12=14.4J 可見,過電壓產生的能量R-C裝置不能全部吸收。當然增大電容C,過電壓值將明顯下降。但目前大電容質量尚有問題,因此C值一般取0.1~0.2礔。

        使用過電壓保護器,過電壓保護器能較好的限制過電壓。目前較普遍使用氧化鋅避雷器作為過電壓保護器。但氧化鋅避雷器對于小電流接地系統還存在一些問題:一是運行電壓偏低;二是承受不住間歇性過電壓和諧波過電壓;三是不能很好地發揮氧化鋅避雷器的優勢。 在電動機回路使用氧化鋅避雷器時,因其接在相與地之間,其保護范圍是相與地之間的過電壓。而電機回路的過電壓存在于相與相之間,因此它不能很好地保護電機絕緣。采用組合型避雷器,可有效地限制過電壓,達到理想的保護效果。

        了解了過電壓產生的原因,并掌握了一些防范措施,基本上可以避免真空斷路器的過電壓現象,不過,更重要的是在平時工作中,時刻提高警惕,多加小心和檢查。真正做到防范于未來。

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