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浅谈真空斷路器操作过电压及其防护發布時間:2018-12-4?|?來源:上海和来国际AG旗舰厅真人電氣有限公司

概述:真空斷路器的操作过电压是由于电路中存在电感电容储能元件,在开关操作瞬间释放出能量,在电路中产生电磁振荡而引发的。

關鍵詞:真空斷路器,操作过电压,防护

斷路器的操作过电压是由于电路中存在电感电容储能元件,在开关操作瞬间释放出能量,在电路中产生电磁振荡而引发的。而真空斷路器由于具有高速灭弧能力,在切断电路时,往往在电流过零前被强行开断,在断弧瞬间储藏在负载内的电感与电容之间的电磁能量转换将在负载上产生过电压,这比一般斷路器要突出,尤其在最先斷開相觸頭間,有可能因過電壓引起電弧重燃,而産生更大的過電壓。

在感性负载中,这种过电压幅值高,上升陡度快,频率也高,这无疑对电动机等感性负载的绝缘是十分危险的,总之,真空斷路器不管出现那种过电压都会对设备不利,严重地威胁着安全生产运行。
真空斷路器在开断电动机等感性负载时产生的波陡度很大,幅值很高,直接威胁感性负载的匝间绝缘,是造成电动机等设备损坏的重要原因之一,故对真空斷路器操作过电压抑制措施进行研究是必要的,只有采取适当的保护措施,从降低过电压幅值和波陡度(du/dt)这两方面考虑,就能有效抑制或减轻其危害,这对广泛推广真空斷路器的应用将起到积极的推动作用。

目前抑制過電壓的措施有兩種,一種是限制過電壓幅值的避雷器,另一種是降低過電壓振蕩頻率的阻容(R——C)過電壓吸收器。
一、氧化鋅避雷器(MOA)。
  衆所周知,這種避雷器主要優點是具有非常優良的非線性伏安特性,續流小,殘壓低,體積小,重量輕,安裝方便。但傳統的無間隙MOA在運行中存在以下弊病:
   1)热老化问题;
   2)为降低放电后残压值,其持续运行电压选择偏低,当出现单相接地运行时其承受√3倍的相电压,致使荷电率上升,易损坏甚;
   3)冲击放电电压和相间残压值偏高,不利于保持设备的相间绝缘。针对以上问题,一些厂家已推出有带间隙的氧化锌避雷器,笔者认为在选用上应优先考虑。

1、帶串聯間隙的MOA。這種避雷器與傳統的閥式避雷器結構差不多或基本相同。由于氧化鋅閥片具有非常優良的非線性伏安特性,續流非常小,一般在1mA以下,可以認爲無續流,另外,由于有串聯間隙存在,在正常運行電壓下,氧化鋅可以不加考慮。另外這種MOA的殘壓值較低,可用于電力變壓器等耐壓水平較高的設備的過電壓防護。
配電用帶串聯間隙MOA和無間隙MOA的參數比較舉例:
类别 型号 系统额定电压 持续运行电压 标称电流下最大残压 比较
无间隙 Y5WS-7.6 6 4 34.5 >29.694
Y3WD-12.7 10 6.6 57.5 >42.42
有间隙 Y5CS-7.6 6 4 27 <29.674
Y5CS-12.7 10 6.6 45 >42.42
注: 变压器绝缘耐压试验标准(峰值): 29.694kV(Un=6kV),42.42kV(Un=10kV)

2、帶並聯間隙的MOA。帶並聯間隙的結構是將閥片分爲主閥片RI和並聯閥片R2,R1和R2串聯,在R2上有並聯間隙G。在正常電壓下,G不放電,電壓加在R1和R2上,運行安全可靠,過電壓作用時,避雷器上的殘壓還未達到技術條件規定值之前,G放電,R2被短路,避雷器的殘壓完全由R1上的殘壓所決定,所以殘壓比較低,保護性能也比較好,用于保護電動機是適宜的。

3、保護旋轉電機用並聯間隙MOA與無間隙MOA的參數比較:
类别 型号 电机额定电压 持续运行电压 标称电流下最大残压 比较
无间隙 Y3WD-7.6 6.3 4 19 >18.382
Y3WD-12.7 10.5 6.6 31 >29.694
有间隙 Y3BD-7.6 6.3 4 16.2 <18.382
Y3BD-12.7 10.5 6.6 26.4 <29.694
注: 高压电机绝缘耐压试验标准(峰值): 18.382kV(Un=6.3kV),29.694kV(Un=10.5kV)

二、阻容保護器。
  阻容保護器是一種保護效果較好的措施,只要阻容參數選擇妥當,就可降低恢複電壓上升陡度,降低振蕩頻率,減少負載波阻抗,就能有效降低過電壓幅值。

電容C的作用,除可降低過電壓幅值外,主要用以減緩過電壓上升陡度,因爲這種過電壓在極短時間內發生,du/dt很大,容易造成電機進線繞組匝間擊穿。所以要降低匝間電壓並使匝間電壓分布均勻。另外達到降低波阻抗,降低截流過電壓之目的。電阻R則起消耗高頻振蕩電能,抑止截流過電壓幅值的作用。

由于負載等效電感和開關的截流值等參數難以查找和實測,難以准確選擇阻容參數。根據經驗,一般吸收電容選0.1~0.3μF/相,吸收電阻選100~200Ω/相,功率以不小于100W爲宜。但值得注意的是,如果R、C阻容參數選擇不當,不但起不到保護作用,反而會起消極作用,甚至會導致過電壓幅值倍增,在小電流接地系統中,單相接地短路因R——C保護器電容電流太大而招致系統饋電回路跳閘。因此在選R——C電壓幅值抑止器時應謹慎小心。
綜上所述,對于操作過電壓若采用避雷器保護方案,應優先用帶有間隙的MOA,選帶有串聯間隙的MOA保護變


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