真空断路器操作过电压的抑制方法

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真空断路器操作过电压分析及限制措施

真空断路器操作过电压分析及限制措施

突变 , 只能向负荷侧的相地及相间电容充电, 因电 容值一般较小 , 负荷侧相 地及相间将会出现较高
幅值 的过 电压 。 () 相 同时 开 断过 电 压 是 由 于 断路 其 余两 相弧 隙 中的 工频 电流 迅速 过 零 而产 生的 。
收 稿 口期 :O2—0 20 3—1. 8
戴云海 男 17 90年生 ; 毕业 于天津大学电机及控制专业 , 现从事 电气专业工作
2 8
维普资讯
莘膂 ; 蓄 谨
(PS — O ER CN 防 电 ELI POECI A I) XOO R FLTC HE N M 爆机
压。
关键词
操作 过 电压
绝缘
过 电压 保护
氧 化锌避雷 器
An l ss An Li ii g M e s r s o e a i a y i d m tn a u e f Op r t ng Ov r Vo t g e t c u e ke e - la e Du o Va u m Br a r
v h g rt t n s o l aif d te l tt n o e g n rlz c o i e l h l g a' se o a ep oe i h u d s t y a i a i ft e e a i x d i 廿 i t tr c o s n h mi o h n g n r e
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() 3 多次重燃过 电压是 由于 弧隙发生多次重 燃, 电源多次向负荷侧的电容进行充 电而产生的。
Da u h i /Y n a
Ab t a t W h n t a u m ra e s b ig c to h n u to o d, p rtn v r sr c e he v c u b e k ri en u f te id c n la o e a g o e- i i v l g l b rd c d, n eo e - otg yd ma et e is lt n o lc rce ime t o t e wi p o u e a d t v rv l e ma a g n ua o fee ti qup n . a le h a h i I r rt i to e a ig o e -o tg ti a e a ay e e c n i o s t a e o e- n ode o l p r t v rv l e, s p p rh s a lz d t o d t n tt v r mi n a h n h i h h

真空断路器操作过电压的产生机理及抑制措施

真空断路器操作过电压的产生机理及抑制措施

真空断 操作 压的 机 抑制 路器 过电 产生 理及 措施
能力 )还要求在 动、 , 静触头分 开时具有较高的绝缘强
度, 单一的金属材料很难满足要求。因此 , 常用多元合 金或在多孔的高熔点金 属( 如钨 、 铬等 ) 触头上浸渍低
般情况下 ,触头刚断开时 ,电流值越靠近于零
点, 多次重燃过电压 的幅值就越高。 此类过电压的主要
收 稿 日期 : 2 0 — 9 0 09 0 — 8
作 者简 介 : 宋仕 军 (9 4 )男 , 程 师 , 事 电力 系统 运 行 及管 理 工作 。 17_ , 工 从

6 ・ 9
《 宁夏电力}0 9年增刊 20
会产生 4倍以上的过电压 。
2 . 多次 重燃 过 电压 的特 点 .2 2
《 宁夏电力)0 9 20 年增刊
真空断路器操作过电压的产生机理及抑制措施
宋 仕 军
( 宁夏吴忠供 电局, 宁夏 吴忠市
7 10 ) 5 10

要 : 结合 真 空 断路 器 灭弧 特性 , 分析 了真 空 断路 器产 生操 作过 电压 的机 理 及 特 点 , 提 出 了抑 并
制 真 空 断路 器操 作 过 电压 的措 施 。 关键 词 : 真 空断路 器 ; 操 作过 电压 ; 抑制 措 施
( )重燃过 电压 比截流过电压 的幅值高、频率高 1
( 兆赫级 )波头很陡 , , 使绕组上 的过电压集中分布在首 端, 对绕组引线入 口附近的匝间绝缘造成严重威胁。
( ) 于 电缆线 路 , 然重 燃 过电压 平均 值 随着 电 2对 虽
缆长度的增加而降低 ,但电缆长度使在振荡 中积储 的 能量增加 , 故重复击穿时过电压的概率也会增大。

真空断路器操作过电压对电动机的危害分析与限制措施

真空断路器操作过电压对电动机的危害分析与限制措施

真空断路器操作过电压对电动机的危害分析与限制措施真空断路器具有灭弧电压低、灭弧能力强、分断速度快、开断容量大、使用寿命长、适应频繁操作等特点,在电力系统中逐渐取代了其它类型开关,得到了广泛的应用。

但真空断路器在开断过程中会产生过电压,若在运行中使用不当,也会造成断路器爆炸等事故,给安全生产带来重大影响。

因此结合生产实际,研究和探讨过电压产生的原因,并采取一定的防护措施是非常必要的。

标签:真空断路器;过电压;防护真空断路器以具备良好的灭弧特性,体积小,重量轻,操作功率小,动作快,开断容量大,不产生高压气体及有毒气体,无火灾及爆炸危险,不污染环境,适宜频繁操作,电气寿命长,运行可靠性高,不检修周期长的优势,在当今我国电力工业城乡电网改造、化工、冶金、铁道电气化行业里得到了广泛的应用。

因此,我们必须从加强运行管理和采取防护措施来抑制操作过电压,以保证电网的安全运行。

在以往的改造中,为消除泄漏点,实现无油化,将制粉系统电动机SN10--Ⅰ型油开关更换为ZN28—10型真空开关,更换开关后,在运行中发现,电动机接线盒处引线相间及相对地间绝缘击穿现象及电动机端部线圈绝缘击穿现象比原来明显增加,后加装了氧化锌避雷器,情况得到改善,但还是不理想,最终,将氧化锌避雷器更换为三相组合式过电压保护器(TBP),问题得到了解决。

下面,我就真空断路器操作过电压对电动机的危害及其限制措施分析如下:1真空断路器操作过电压对电动机的危害真空断路器在开断高压电动机等感性负载时,产生的操作过电压可分为截流过电压,三相同时开断过电压和多次重燃过电压。

截流过电压是由于电流的突然截断而产生的。

当断路器断开后,由于电感中的电流不能突变,只有向负载侧的相地及相间电容充电。

因电容值一般较小,负载侧相地及相间将会出现较高幅值的过电压。

多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃,电源多次向负载侧的电容进行充电而产生的。

因此,电容被充电时可能达到的最大电压数值要大,击穿次数越多,过电压幅值越高。

真空断路器操作过电压的抑制方法

真空断路器操作过电压的抑制方法

真空断路器操作过电压的抑制方法
真空断路器操作过电压的抑制方法包括以下几种:
1. 增加电阻:在真空断路器的电路中加入合适大小的电阻,可以限制电流的流动,从而降低过电压的程度。

2. 增加电容:在真空断路器的电路中加入适当大小的电容,可以增加电路的储能能力,从而吸收过电压产生的能量。

3. 接地保护:通过将真空断路器的金属外壳或者接地引线与地面连接,将过电压引导到地下,以保护电路设备。

4. 使用降压器:在真空断路器电路中增加稳压降压装置,将过高的电压降低到正常工作范围内。

5. 使用过压保护器:在真空断路器的电路中增加过压保护器,一旦电压超过预设值,保护器将自动切断电路,防止过电压损坏设备。

6. 使用电压稳定器:通过使用电压稳定器,使输入电压保持在设定值范围内,从而避免过电压的产生。

以上是常见的一些抑制真空断路器操作过电压的方法,具体的方法选择可以根据实际情况和需求进行综合考虑。

真空断路器的操作过电压及保护措施

真空断路器的操作过电压及保护措施


12 4一
中国新技术新产 品
穿 , 重复上述过程 。这就是 将 所谓多次重燃过 电压 。 1 3三相同时截流过 电压 三相同时截流过 电压是 由于断 路器首先 开 断相弧 隙产生重燃时 , 流过该弧隙 的高频 电流 引起其余两相弧 隙中的工频 电流迅速过零而产 生 的。还以图 1 为例 , 隙 A是首先 开断相 , 如弧 在其开 断时发生重燃 , 则在 电源 电压通 过 和 弧 隙 A向负载侧的 C 和 c 。 。充电时 , 流过弧 隙 A的高频振荡 电流 i 将通过 C 和 C 。 。同时流过 弧 隙 B和 c其流通路径 如图 l ( 虚线部分 ) i , 如 的幅值足够大 , 当它 的流 向与弧隙 B和 c中 则 的工频 电流方 向相反而且断路器熄 灭 高频 电流 电弧 的能力相 当强 时 , 可 就 能使流过该弧 隙的电流突然下 降到零 而熄弧 。此时 L 将 向 c 和 c 。 。 充电 , 从而产生类似于截流作用 引起 的过 电
下降 ,因而弧隙 A两端的电压迅速 . 上升 。如果弧隙 A的触头开距增大 ~ 得不够快 , 致使 其耐压强度在某一 瞬时低于弧隙 A两端 的电压 , 弧 则 隙 A将发生击穿。 此后 , 电源将对负 载侧 电容进行 充电。当此充 电回路 损耗较小时 , 负载侧 的 A 和 Bc之 问 可 能达 到 的最 高充 电 电压 值 将 高于电源 电压 。 设
过 电压是 由于电路 中存 在着电感 、 电容储能器件 , 在开关 操作瞬间放 出能量 , 电路 中产 在 生电磁振荡而 出现 的。解决 的方 法通常有两种 :一种是用 限制过 电压幅值的避雷器 。另一 种是用 降低 以至消 除振荡 过 电压 的 R C 0L DL 装 置。 图5 图6 2 氧化 锌避 雷 器亦 称 氧化 . 1 3结论 锌 压敏电阻 , 其作用不仅能 防止雷 电引起 的外 3 真 空断路器 开断产 生的三种 过 电压危 . 1 部 过电压对电气设 备的损害 , 能防止因开 、 而且 应采取保护措施。 断电器设 备的内部操作 过电压对电气设备的损 及 电气设备的安全运行 , 3 可以在负 载 回路 中加装避 雷器或 R c . 2 - 害。 氧化锌避雷器具有 良好的伏安特 陛, 正常运

真空断路器操作过电压的防范

真空断路器操作过电压的防范

真空断路器操作过电压的防范真空断路器是一种具有很高开断能力和短路能力的电气设备,可用于断开和接通电力系统中的电流。

在操作电气系统时,经常会遇到过电压现象,如雷击、系统故障等。

过电压对电气设备和系统的安全运行有很大的影响,因此需要采取适当的措施进行防范和保护。

本文将介绍真空断路器在操作过电压方面的防范措施。

首先,真空断路器能够承受较大的瞬时过电压。

在电力系统中,尤其是在电力变压器和发电机等高压设备的运行过程中,会出现突发的过电压现象。

这些过电压可能导致设备的烧毁或电弧故障,破坏电力系统的正常运行。

真空断路器具有很高的绝缘强度和耐瞬变过电压能力,能够有效地抵抗这种突发过电压,保证系统的安全运行。

其次,真空断路器具有快速的开断速度。

当电力设备故障时,为了保护设备和系统的安全,需要快速地将故障点切断,避免故障扩大。

真空断路器具有很快的开断速度,可以在毫秒级别内完成开断操作,有效地减少了故障的持续时间和故障电流的大小,避免了故障对电气设备和系统的进一步损害。

第三,真空断路器具有很高的雷电冲击耐受能力。

雷击是电气系统中最常见的过电压现象之一,会给设备和系统带来很大的损害。

真空断路器采用了特殊的设计和绝缘材料,具有很强的雷电冲击耐受能力,可以有效地防止雷电冲击对设备和系统的损坏。

此外,真空断路器还可以通过配备过电压保护装置,对操作过电压进行及时检测和切断。

过电压保护装置可以通过感应或测量电气系统中的电压波形和大小,一旦发现过电压现象,就会迅速切断真空断路器,保护电气设备和系统的安全。

总之,真空断路器在操作过电压方面具有很强的防范能力。

其高的绝缘强度、短断时间和雷电冲击耐受能力,以及配备过电压保护装置,可以有效地防止过电压对电气设备和系统的损害。

因此,在电力系统中,广泛采用真空断路器来保护设备和系统的安全运行。

真空断路器操作过电压的防范文

真空断路器操作过电压的防范文

真空断路器操作过电压的防范文操作过电压是指在电力系统中, 由于某种原因, 使电网电压超过了正常运行范围, 导致电网设备受损或运行不稳定的现象。

为了保护电网设备的安全运行, 必须采取一系列的防范措施。

其中, 真空断路器作为一种常见的电力设备, 具有快速切换和承受大电流等特点, 可以起到有效地防范操作过电压的作用。

本文将详细介绍真空断路器操作过电压的防范措施, 包括其基本原理、工作特点、应用范围及维护保养等方面。

一、真空断路器的基本原理真空断路器是利用真空断路技术来实现电路开关和故障隔离的一种设备。

它的基本原理是通过在真空介质中产生电弧, 并利用磁力和电力相互作用的方式, 迅速将电路中的电流切断。

真空断路器具有独特的断开能力和恢复能力, 能够有效地防止操作过电压引起的设备损坏, 保护电网设备的安全运行。

真空断路器的主要组成部分包括真空区、触头系统、断电器杆等。

其中, 真空区是电流断开的关键部分, 其内部是一个充满了真空气体的封闭空间。

当电路中的电流达到断开条件时, 触头系统将电流引入真空区, 形成电弧。

真空区中的电弧电流受到电磁力和电力相互作用的影响, 迅速向断电器杆方向移动, 最终被切断。

通过这种方式, 真空断路器可以快速有效地将电路断开, 达到防范操作过电压的目的。

二、真空断路器的工作特点1.快速切断能力: 真空断路器的切断时间短, 通常在几毫秒到几十毫秒之间。

这使得真空断路器能够快速应对操作过电压, 防止设备受损。

2.承受大电流能力: 真空断路器具有较强的额定电流承受能力, 通常可达到几千安培甚至更高。

这使得真空断路器能够在电路中承受大电流的冲击, 保护电网设备的安全运行。

3.低电弧能量:真空断路器的电弧能量较低,能够有效地减少电弧引起的设备损伤。

此外,真空断路器在切断电弧后,不会产生新的电弧,从而避免了二次击穿现象的发生。

4.高绝缘强度:真空断路器的绝缘强度较高,能够有效地防止操作过电压引起的设备绝缘击穿。

真空断路器的操作过电压及其防护措施

真空断路器的操作过电压及其防护措施
1 3 开 断容 性 负载 时 的 过 电压 .
分 断 操 作 过 电 压 甚 至 达 到 电 源 峰值 电 源 的 4 5 , . 倍 因此 , 我
们 必 须 从 加 强 运 行 管 理 和 采 取 防 护 措 施 来 抑 制 操 作 过 电 压, 以保 证 电 网 的安 全 运 行 。
1 过 电压 的类 型 1 1 截 庑 过 电 压 .
真 空 断路 器 开 断 容 性 负 载 的 性 能 比其 它 类 型 的 断 路
器好 得 多 。 因此 , 般 不 易 发 生 重 击 穿 。但 是 由 于 真 空 间 一
时 , 加 装 过 电 压 保 护设 备 。 应
12 . 多 次 重 燃 过 电 压
真 空 断 路 器 在 开 断 较 大 的 感 性 电 流 ( 电动 机 起 动 电 如 流等 ) , 时 即使 截 流 过 电 压 不 成 问题 , 常 会 因发 生 过 电压 也 而击 穿 电机 的 匝 间 绝 缘 。 而 这 种 过 电 压 是 由于 真 空 断 路 器 的 多次 重 燃 而 引 起 的 , 称 之 为 多 次 重 燃 过 电 压 。多 次 故
升高 。如 此 发 生 第 二 次 重 燃 , 灭 弧 、 重 燃 , 再 再 以致 Nhomakorabea 生 多
次重 燃 现 象 , 次 的 充 放 电 振 荡 , 头 问 的 恢 复 电压 逐 级 多 触 升 高 , 载 端 的 电 压 也 不 断 升 高 , 使 产 生 多 次 重 燃 过 电 负 致
压 , 坏 电气 设 备 。这 种 过 电 压 又 可 分 为 首 开 相 多 次 重 燃 损 过 电 压 和 三相 同 时截 流 过 电压 两 种 。
重 燃 过 电压 是 由于 弧 隙 发 生 多 次 重 燃 , 源 多 次 向 电机 电 电
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真空断路器操作过电压的产生与抑制方法
一、真空开关有两个方面的操作过电压:
1、合闸操作过电压
2、分闸操作过电压(截流过电压)
二、操作过电压的抑制方法
1、对于合闸操作过电压,可以采用永磁操动机构进行同步合闸,使
变压器在空载合闸过程中避免了操作过电压的产生和涌流的出现。

2、众所周知,真空断路器在开断短路电流时,一般不会出现操作过
电压,因为在开断短路电流过程中不会产生截流现象,多数情况是出
现在过载电流时的开断或正常时的开断。

在了解抑制合闸操作过电压
(截流过电压)方法之前,我们先了解分闸操作过电压的产生原因和
影响过电压的因素,从中找出抑制过电压的有效方法:
3、分闸(截流)过电压的产生过程
图1为空载高压感应变压器的单相等值电路,其中L0为电源电感,C0为母线对地电容,L为变压器的漏感,C为变压器为地电容,Lk为C0—C回路中连线电感。

QF为断路器。

当通过QF断开高压感应变压器时,由于断路器的灭弧能力是按断开大电流设计的,可能在电流到达零之前,发生强制熄灭,这就是断路器的载流现象。

图2为电流被截断的情况,图中I0为载断电流,由于断路器的截流,在变压器漏抗中将储存有½LI20的磁能,如截流瞬间
电机上的相电太为U0,此时在电机的等值电空中储存的电能为½CU20,电流被截流后,电容、电感回路中发生高频振荡,即产生截流过电压。

近图1
单相等值回路可列出回路方程
du 1
C --- + -- ∫udt= 0 (1)
dt L
d²u 1
即----- + ---- = 0 由此方程得
dt² LC
U = a1sinω0t + a2cosω0t (2)
QF为断路器。

当通过QF断开高压感应电动机时,由于断路器的灭弧能力
1
是按断开ω0 = ---- ,若t = 0时,u(0) = u0
√LC
du
由(2)得a2= -u0,i1 = -C--- = -C[a1ω0cosω0t–a2ω0sinω0t] (3) dt
L
若t = 0时,i(0) = I0,由(3)式得a1= -I0√--- .
C
L
则电动机的端电压为u L = -I0√----sinω0t–u0cosω0t (4)
C
L
其中,-I0√---sinω0t为电感上中的磁场能量引起的过渡振荡分量c
,也就是截流过电压,-u0cosω0t为电容C中电场能量引起的过渡振荡分量,它与第一项相位差90°所以高频振荡电压的最大幅值
L
为Um = √I0²--- 。

实际上由于回路中是有损耗的,电感中储存的磁能 C
不能全部变成电场能量,实测值要小于计算值。

L0 QF
图1
图3是R-C保护电路,当QF断开后,C0与L0组成一振荡电路,由于C0很小,所以排荡频率很高,幅值也很高,当保护器r1和c1加入以后,图2中C1≥C0,C0就可以忽略不计。

振荡电路变成由r1、C1和L组成的回路,
ω
如图3所示,回路中的振荡频率ƒ = --- ,其频率ω可用式ω² =ωO² 2π
1 R L
-δ来计算,式中ωO = √---- ,δ = -----,当R > 2√--- 时,为临 LC 2L C
界状态,R C为临界电阻值。

QF L0
0 c1
1 r1
图2 R-C保护电路图图3 RCL振荡电路图
经上述分析可知,抑制真空断路器得出分闸(截流)过电压,一般从两方面入手,一是从断路器触头材料灭弧结构,操作方式出发进行改进,我们选用铜铬合金材料作为触头材料来减少真空灭弧室的金属气体,可以降低截流过电压,采用横向纵磁吹灭弧方式来减少
燃弧时间,和采用永磁操作机构来避免触头的抖动从而避免重燃弧而引起过电压。

图3是R-C保护电路,当QF断开后,C0与L0组成一振荡电路,由于C0很小,所以排荡频率很高,幅值也很高,当保护器r1和c1加入以后,图2中C1≥C0,C0就可以忽略不计。

振荡电路变成由r1、C1和L组成的回路,
ω
如图3所示,回路中的振荡频率ƒ = --- ,其频率ω可用式ω² =ωO² 2π
1 R L
-δ来计算,式中ωO = √---- ,δ = -----,当R > 2√--- 时,为临 LC 2L C
界状态,R C为临界电阻值。

QF L0
0 c1
1 r1
图2 R-C保护电路图图3 RCL振荡电路图
多家过电压保护器生产厂家通过多年来的实践,真空断路器的L0和C0大致有一个范围,所以用一种或少数几种规格R-C保护器,就能使绝大多数真空断路器操作过电压震荡的频率接近50Hz,其幅值降至电源电压峰值的2倍以下,从而保证电路安全运行。

主要有以下措施:
1)负载端并联电容,通过电容器对电流吸收(充电),降低过电压的波头陡度。

2)采用阻容限压器,在高频重燃时,由于电阻、电容吸收能量,使高频震荡减弱,从而限制电弧多次重燃所产生的过
电压。

R和C一般选择为100~200Ω和0.1~0.2µ f。

实验结
果表明RC装置是限制真空断路器操作过电压最有效的装
置。

3)采用氧化锌避雷器,最好采用三相组合式氧化锌避雷器,自80年代以来得大量的运行经验和试验结果表明,其性能
优于其它类型的避雷器。

这也是目前我国使用最多的限压
措施。

4)在电容器组的中性点和地之间接电阻型电压互感器或电阻分压器,由于迅速释放中性点对地电容上的电荷,因而降
低重燃过电压。

图1为空载高压感应电动机的单相等值电路,其中L0为电源电感,C0为母线对地电容为电动机的漏感,C为电动机为地电容,Lk为C0—C回路中连线电感。

QF为断路器。

当通过QF断开高压感应电动机时,由于断路器的来弧能力是按断开大电流设计的,可能在电流到达零之前,发生强制熄灭,这就是断路器的载流现象。

图2为电流被截断的情况,图中I0为载断电流,由于断路器的截流,在电动机漏搞中将储存有½LI20的磁能,如截流瞬间
电机上的相电太为U0,此时在电机的等值电空中储存的电能为½CU20,电流被截流后,电容、电感回路中发生高频振荡,即产生截流过电压。

近图1
单相等值回路可列出回路方程
du 1
C --- + -- ∫udt= 0 (1)
dt L
d²u 1
即----- + ---- = 0 由此方程得
dt² LC
U = a1sinω0t + a2cosω0t (2)
QF为断路器。

当通过QF断开高压感应电动机时,由于断路器的灭弧能力
1
是按断开ω0 = ---- ,若t = 0时,u(0) = u0
√LC
du
由(2)得a2= -u0,i1 = -C--- = -C[a1ω0cosω0t–a2ω0sinω0t] (3) dt
L
若t = 0时,i(0) = I0,由(3)式得a1= -I0√--- .
C
L
则电动机的端电压为u L = -I0√----sinω0t–u0cosω0t (4)
C
L
其中,-I0√---sinω0t为电感上中的磁场能量引起的过渡振荡分量c
,也就是截流过电压,-u0cosω0t为电容C中电场能量引起的过渡振荡分量,它与第一项相位差90°所以高频振荡电压的最大幅值
L
为Um = √I0²--- 。

实际上由于回路中是有损耗的,电感中储存的磁能 C
不能全部变成电场能量,实测值要小于计算值。

表1为NZ3-10型真空断路器和电炉变压器截流实验数据。

图1
图3是R-C保护电路,当QF断开后,C0与L0组成一振荡电路,由于C0很小,所以排荡频率很高,幅值也很高,当保护器r1和c1加入以后,图2中C1≥C0,C0就可以忽略不计。

振荡电路变成由r1、C1和L组成的回路,
ω
如图3所示,回路中的振荡频率ƒ = --- ,其频率ω可用式ω² =ωO² 2π
1 R L
-δ来计算,式中ωO = √---- ,δ = -----,当R > 2√--- 时,为临 LC 2L C
界状态,R C为临界电阻值。

QF L0
0 c1
1 r1
图2 R-C保护电路图图3 RCL振荡电路图。

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