浅析真空断路器开断电抗器操作过电压产生的原因及抑制措施(一)
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真空断路器截流过电压仿真计算以及抑制措施真空断路器是一种重要的高压开关设备,广泛应用于各种高压电力系统中。
但是,在真空断路器工作时,会产生一些电压过高的情况,对电力系统产生不良影响。
因此,对真空断路器截流过电压的仿真计算和抑制措施有着非常重要的意义。
一、真空断路器截流过电压的分析当真空断路器在分断回路时,在它的触头之间就会产生空气击穿,形成一个电弧,引起电子的迁移和电离过程,导致电压在触头之间引起了瞬间的上升,出现截流过电压现象。
这种电压的产生是由于电离过程的延续性引起的。
电离过程中,电子的总数逐渐增加,如果在该过程中,停止了电离,那么,这种电压就会在一个瞬间内消失,这个瞬间就是电弧熄灭的瞬间。
二、仿真计算在仿真计算中,可以使用PSCAD/EMTDC和MATLAB等软件进行模拟。
如图所示,对于直流电力系统,可以采用电抗补偿的方法,增加分断回路中的感应电动力。
对于交流电力系统,可以采用无功功率补偿或串联电抗补偿等方法来抑制过电压。
三、抑制措施(1)采用抗振器:抗振器可以减小真空断路器在截流过电压时,出现的振动幅值,减轻真空断路器的受力状况。
(2)增加感应电动力:通过增加分断回路中的感应电动力,可以让系统在真空断路器开关时产生较低的电压过电压。
(3)采用合适的断路极:在不同的情况下,采用不同的断路极,可以有效地防止截流过电压的出现。
(4)采取电容并联的方法:电容并联方法可以有效地降低系统中的谐波大小。
四、结论真空断路器截流过电压的仿真计算和抑制措施的研究对电力系统的正常运行具有非常重要的意义。
在实际应用中,应根据具体情况,选择合适的抑制措施。
通过不断的研究和探索,可以进一步提高电力系统的稳定性和可靠性。
真空断路器的操作过电压断路器常见问题解决方法真空的操作过电压紧要有截流过电压、重燃高频过电压、重击穿过电压、弹跳过电压等。
截流过电压和重燃过电压一般在开合感性负荷时产生;重击穿过电压和弹跳过电压一真空的操作过电压紧要有截流过电压、重燃高频过电压、重击穿过电压、弹跳过电压等。
截流过电压和重燃过电压一般在开合感性负荷时产生;重击穿过电压和弹跳过电压一般在开合容性负荷时产生。
1.截流过电压在开断交流电流时,由于其极强的灭弧本领,在电流尚未到达自然零点时,电弧熄灭,电流被强迫截断,这就是截流现象。
由于电流被快速截断,电感负荷的磁场能就转化为电场能,引起截流过电压。
当设备的入口较小时,过电压倍数就越高,对系统和设备的绝缘产生极不利的影响。
真空断路器的截流水平紧要取决于断路器触头电极所用的材料。
目前,各国广泛接受的CuCr触头材料的截流水平约为5A。
真空断路器的截流水平也决议了截流过电压的大小。
另外,真空断路器所开合负荷的性质在连接电缆的长度对于截流过电压也有很大的影响。
负荷越小,元件就越呈感性的特征。
因而在电流截断时刻储存在电感上的磁能就越大,如被断开负荷的入口电容越小,由磁能转化为电场能所产生的截流过电压程度就越高。
被断开负荷附设的电缆越长,电容就越大,因而过电压就低。
当电缆长度超过确定值时,就可以将截流过电压限制在系统允许值(3.2倍最大相电压幅值)以下。
只要电缆长度超过200m(总对地电容约0.1?F及以上),则开断配电变压器的各类负荷均不会产生超过设备和系统允许的过电压水平。
2.重燃情况下的截流过电压上述截流过电压的分析是没有考虑真空断路器重燃影响的。
假如在触头刚分别不久就发生截流现象,截流产生的高频振荡过程,在真空断路器的触头间的恢复电压以很快的速度上升。
由于此时触头间距很小,因而简单被击穿,即发生重燃。
重燃时在负荷侧和侧发生高频振荡过程,在间隙中将流过较大的高频电流,高频电流过零熄弧后,假如负荷上储存的能量充分大,它又转化为过电压,使触头间隙再次击穿。
真空开关的操作过电压及其防护范文真空开关是一种正常工作时内部为空气,在断开或闭合后容器内维持一定真空度的一种开关装置。
它由真空瓶、隔离开关、触头、弹簧、操作杆、塞头等构成。
真空开关具有高断路能力、长寿命、可靠性好等特点,广泛应用于电力系统中的输配电网以及工业生产中。
而真空开关的操作过电压及其防护是真空开关工作过程中的关键问题之一。
本文将从操作过电压的产生原因、操作过电压的分类及其对真空开关的危害、操作过电压的防护措施等方面进行详细介绍,以帮助读者更好地了解真空开关的操作过电压及其防护。
一、操作过电压的产生原因真空开关在运行过程中,常常会受到一些突变的电力信号,这些信号都会引起过电压的产生。
操作过电压的产生原因主要包括以下几个方面:1.突然断开负载:当真空开关突然断开一个大容量的负载电路时,由于负载电流突然减小,导致开关两触头之间的电弧突然熄灭,产生大的开断电压。
当某段电路突然失去负载时,还可能导致了释放电涌,即电源的能量回流,使得负零突的瞬时电流增大。
2.突然接入负载:当真空开关突然接入一个大容量的负载电路时,由于负载电流突然增大,导致开关两触头之间的电压瞬间升高,产生大的合上电压。
在低电压网中,由于电源的瞬时电压和电流增大,会导致汽轮机和发电机的运行异常,严重时还会造成设备的烧坏。
而在高电压网中,由于大电流流过合上开关,容易引起隐患,如电弧烧坏设备、局部过热等。
3.突然接入电源:当真空开关突然接入一个高压电源时,由于电源电压的突变,导致开关两触头之间的电压瞬间升高,产生大的合上电压。
这种情况下,会产生较大的电弧,从而可能引发设备的烧坏。
以上就是真空开关操作过电压的产生原因,下面将对操作过电压进行分类及其对真空开关的危害进行详细介绍。
二、操作过电压的分类及其对真空开关的危害根据产生操作过电压的原因,操作过电压可以分为电源电压突变过电压、并联电抗切除引起的过电压、串联超高频波过电压等。
这些过电压在真空开关中会产生一系列的危害,如:1.烧伤触头:当发生突然断开负载的情况时,电弧熄灭后,电流在主回路中会出现快速变化的负零突,它是指在开关的触头之间突变的电流,其瞬时电流峰值往往达到电流的10-20倍以上。
浅析真空断路器开断电抗器操作过电压产生的原因及抑制措施随着电力系统电网的不断扩大,为了保证系统稳定运行和供电质量,电网中、特别是在枢纽变电所,其低压侧均装设了用于无功调节的电抗器组。
这种设备,出于其调节功能的需要,通常是投切频繁,同时,受安装场地等客观因素的影响,在其开断设备的选择上,具有灭弧能力强、触头损耗小、开断次数多、维护少、检修周期长等优点的真空断路器,成为设计优选方案。
电抗器属于储能元件,在运行操作过程中,由于其工作状态发生变化,可能产生数倍于电源电压的操作过电压。
真空断路器是采用真空作为灭弧介质,在开断电抗器时,其操作电压产生的机理和类型,与油断路器有所不同。
1产生操作过电压的原因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、三相同时截流过电压和高频重燃过电压三种。
另外,由于断路器的制造工艺问题,在合闸时发生弹跳,引起操作过电压的情况则更为复杂。
(1)截流过电压。
①产生的原因是因真空断路器灭弧能力强,在开断电抗器时,可能在电流到达零点之前发生强制熄灭,这就是断路器的截流。
此时有大的电流变化率而电抗器侧压降UL=L,即形成过电压。
②影响截流过电压大小的因素,根据理论计算,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1fo——自振频率,大小为2πf——工频50Hzα——截流相角由此可见,影响过电压倍数的两个主要因素为:a.电抗器电感的大小及外部联线与电气设备的杂散电容大小;b.截流角度α,当α→90°,即电流在接近峰值处被截断,过电压倍数达最大值,过电压现象最为严重。
对于真空断路器而言,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造工艺及断路器服务对象有关。
强灭弧能力的真空断路器,在开断小电流时,截流过电压产生的机率较高,对于大电流负载则可能不会产生明显的影响。
(2)三相同时截流过电压。
从物理角度而言,图(1)中,断路器K开断后,L、C电路中定会产生高频率的能量振荡。
浅谈35kV真空断路器在开断并联电抗器过程中操作过电压的防范措施摘要:通过对某变电站35kV并联电抗器回路投运过程中产生的过电压的原因进行分析,并提出相应的防范措施。
关键词:真空断路器;并联电抗器;过电压一.问题的发现220kV香格里拉变35kV采用固封式真空断路器,在冲击投运过程中发现以下问题:(1)35kV电抗器组断路器在分、合闸时响声明显大于电容器组,且开关柜有轻微震动。
(2)35kV电抗器组断路器在分闸时伴有明显弧光;后经开柜检查发现下隔离开关(电抗器侧)触头相间有放电痕迹。
(3)35kV电抗器组断路器在分、合闸时,电抗器组避雷器计数器均动作。
二.过电压的产生原因分析(1)合闸时产生的过电压。
在真空开关合闸时,由于开关动、静触头间的间隙逐渐变小,在两触头正式接触之前,两触头之间的间隙被击穿,产生高频电压,当高频电流过零点时又被断开,这时就会产生高频过电压,但是由于两触头间的间隙正逐渐减小,这种过电压在逐渐变小,不会产生太高的电压,一般只有额定电压的3~4倍,所以其危害性不算太大,对电气设备的绝缘性能和操作人员的安全不会构成危害。
(2)分闸时产生的过电压。
在操作真空开关分闸时,由于真空开关内的真空度相当高,所以其灭弧能力相当强,在电弧电流尚未过零时,电弧就被强行熄灭,但由于真空电弧与其它介质中的电弧,在表现形式和特性上有着本质的区别。
在气体电弧中,触头间存在大量的游离气体,触头刚分离瞬间,在极高电场作用下,气体发生电离,成为导体,形成较大的电弧。
而在真空开关中,由于真空度很高,触头间的残存气体非常稀薄,几乎不起作用,在动静触头刚分离时,只能是由触头材料本身产生的金属蒸气电离后,使触头间隙击穿,形成真空电弧,这种真空电弧电流值相当小,当它被突然切断时,如果所带负载又为感性负载(如电抗器等),负载上的剩余电磁场就会产生反向过电压,也可称为截流过电压。
这种过电压值可以达到额定供电电压的十倍左右。
浅谈真空断路器的过电压保护【摘要】真空断路器的操作过电压严重威胁电力系统和设各的安全。
对真空断路器操作过电压的产生特点及应用进行了分析,对真空断路器的过电压保护提出了解决方案。
【关键词】真空断路器;过电压;保护;方案1.真空断路器操作过电压的产生及原因分析真空断路器在开断高压感应电动机等感性负载时,所产生的过电压有三种类型:1.1截流过电压当真空断路器断开小电感电流时,由于开关本身的原因,往往出现负荷电流在未达到零点前被强行开断的现象,电感负载上剩余的电磁能因此产生过电压,这种由截流现象产生的过电压称为截流过电压。
截流过电压的大小与截流值及负载的电感成正比。
截流过电压有以下特点:(1)截流过电压与真空断路器的截流值I大小有关,截流值越高,过电压值越高。
(2)截流只发生在开断小电流时,电流越大,陡度越大,截流值就越小。
(3)过电压的震荡频率很高,可达数千hZ,高的频率必然伴随着高的过电压。
(4)相对地过电压是按相对地电容和相间电容而分配的,通常相对地过电压为相间的2/3。
(5)电动机和变压器容量越小,过电压越高。
电动机和变压器容量小,开断电流较小,回路电容小,电感大,因而波阻抗较大,造成过电压数值高。
(6)回路的电缆在50-200m范围内过电压最高,而这一长度范围基本是开关柜到电动机或变压器的长度,电缆长度过短时,振荡频率高,熄弧困难,延长了熄弧时间,过电压低;电缆长度长时,回路电容量大,波阻抗下降也会使过电压降低。
1.2多次重燃过电压当真空断路器断开容性电流或大的电感电流时,重燃或重击穿过电压是问题的主要方面。
我们用下面图1的电容开断电路图来进行分析。
如果在t=t。
时断路器断开,产生电弧,因为电弧电压很低,可近似uf≈0(为uf。
0(uff为电弧电压),所以电源电压u与电容电压uc基本相等,即u≈uc。
在t≈t1时,电流过零,电弧熄灭,这时电源电压将继续按正弦规律变化而逐渐变小,但电容电压因电路开断不再变化,保持:uc=-um (1)断路器触头间的电压uhf=u-uc=-Um_-(--Um)=2um (2)此时若触头间的介质强度不够,则发生了击穿,电路会发生高频振荡(振荡频率f0= ),触头间出现高频电流。
开断并联电抗器过电压机理分析及应对措施摘要:近年来,随着真空断路器在电力系统的普及应用,与之相关的系统过电压事故也时有发生,特别是在开断感性负载时更为常见。
随着电力系统的发展,以及线路电缆化率的提高,电力系统在负荷低谷期间对感性无功补偿的需求在不断增大,因此并联电抗器在电力系统中的使用越来越广泛。
但是并联电抗器在开断过程中会产生截流效应,从而引发截流过电压以及重燃过电压,威胁电气设备的安全,影响系统安全稳定运行。
本文主要讨论开断并联电抗器过电压机理分析及应对措施。
关键词:开断并联;电抗器;过电压引言随着电力系统的发展,以及线路电缆化率的提高,电力系统在负荷低谷期间对感性无功补偿的需求在不断增大。
并联电抗器作为电力系统中的感性无功补偿装置,在维持系统稳定性、优化系统经济效益和提高线路输电容量等方面起到了积极作用。
在真空断路器断开并联电抗器时,极易在电抗器侧和母线侧产生过电压,可能引发电抗器烧毁、开关柜爆炸、母线绝缘击穿等事故。
1过电压机理分析1.1截流过电压真空断路器在分闸过程中,电弧迅速被拉伸,弧道电阻增加,在开断电流还未到达过零点之前即有可能被强迫截断,发生强制熄弧,这就是截流现象。
由于断路器的截流,回路中的电流变化率很大,并联电抗器上的电压也随之增大,由此形成的过电压即为截流过电压。
1.2重燃过电压并联电抗器开断时,在首先开断相的并抗侧会出现截流过电压,而此时在电源侧还存在工频电压,这两个电压构成了断路器触头间的恢复电压。
如果某一时刻恢复电压大于触头绝缘强度,电弧就会将断口再次击穿而重燃。
断路器重燃后,系统侧的电压行波通过断路器向电抗器侧传播,传播过程中出现多个振荡回路。
1.3三相同时开断过电压上述重燃过程中产生的高频振荡电流经过相间电容和互感的耦合后叠加到另外两相的工频电流上,有可能使这两相电流在工频自然过零点之前就出现一个高频暂态的过零点,电流将被真空断路器强制开断截流。
强制熄弧后,这两相电流依然存在不能突变,只能对断路器负荷侧的对地电容振荡充电,由于两相瞬时电流大小相等、方向相反,产生的过电压幅值相等、方向相反,这就导致相间过电压水平最高将达对地过电压的2倍。
真空断路器的过电压及其防护真空断路器是一种重要的高压电气设备,广泛应用于电力系统和工业领域。
它的主要功能是在电路中断开或闭合电流。
然而,在电力系统运行过程中,会产生各种各样的过电压问题。
本文将重点介绍真空断路器的过电压问题及其防护措施。
一、过电压问题的原因1. 冲击过电压:电力系统中,当电力负载发生突然变化或故障时,会引发电流和电压的突变,造成电网的冲击过电压。
2. 操作过电压:在真空断路器操作时,由于机械操作、电磁线圈启动和断开等原因,往往会产生瞬态过电压。
3. 接地问题:电力系统中存在设备、线路或接地电流之间的非同步性,也会导致过电压。
4. 自然灾害:如雷电等自然灾害,会产生大量的过电压。
二、真空断路器的过电压问题真空断路器在电力系统中,常常承担着快速接通和断开电流的任务。
在操作过程中,由于电流和电压的突变,会产生以下过电压问题:1. 操作冲击过电压:真空断路器快速接通和断开电流时,电流和电压的突变会引发工频冲击过电压。
2. 分闸弧光过电压:真空断路器在断开负载电流时,由于负载上的电感元件,会引起电容电流和分闸时的爆炸弧光,引发分闸弧光过电压。
3. 合闸冲击过电压:真空断路器合闸时,高频电流和电压的突变,会引发工频冲击过电压。
4. 受电弧影响的过电压:某些特殊操作条件下,真空断路器内部可能会出现受电弧影响的过电压。
三、真空断路器的过电压防护措施为了保护真空断路器及其他电力设备的安全稳定运行,需要采取适当的过电压防护措施。
以下是常见的防护措施:1. 装置类防护措施:(1) 联锁装置:在操作真空断路器前,要求先使真空断路器处于断开位置。
对于高压侧真空断路器,要求低压侧电路也处于断开。
(2) 限流装置:通过加装电感、电容等元件来限制过电压的波动幅度,保护真空断路器免受过电压冲击。
(3) 励磁电阻:通过增加励磁电阻,限制励磁电流,减小电压暂降。
(4) 接地措施:通过合理的接地系统设计,能够有效地分散和消除过电压。
真空断路器操作过电压分析与限制措施一、真空断路器开断过电压简介真空断路器在开断变压器、高压电动机等感性负荷时,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。
1. 截流过电压是由于电流的突然截断而产生的。
当断路器开断后,由于电感中的电流不能突变,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。
2. 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。
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。
3. 三相同时开断过电压是由于断路器首先开断相弧隙重燃时,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。
真空断路器开断高压电动机时产生的操作过电压的特点为,在通常的情况下开关截流和多次重燃时,相间过电压为对地过电压的1.5倍。
而开关三相同步截流时,相间过电压为对地过电压的2倍。
因此,真空断路器开断高压电动机时产生的相间操作过电压在通常情况下是相地操作过电压的1.5~2.0倍。
真空断路器开断高压电动机时,特别是在开断启动过程中的电动机时,相间操作过电压有时可能会超过4倍的额定电压,严重危及电动机等设备的绝缘。
二、电气设备的绝缘水平国标GB311.1规定,最高电压在1kV≤U m≤252kV的范围内,电气设备的相间绝缘耐受电压与相对地绝缘耐受电压值相同。
对于在运行中的高压电动机,其相对地和相对相之间的绝缘所能承受的过电压数值,我们做一下分析。
一般电动机的一分钟工频耐压值为2U e+1。
对已运行的电动机取上述耐压值的75%,即电动机的冲击耐压值为:U S=2(2U e+1)×1.15×75%式中:1.15为电动机绝缘的操作冲击系数;U e为电动机的额定电压。
以6kV电压等级电动机为例,其相对地和相对相之间绝缘的冲击耐压水平按上式计算结果如下:U S=2(2×6+1)×1.15×75%=15.9kV三、过电压保护器应满足的条件在发电厂以及冶金、化工、煤炭、石油等行业中,为避免由于真空断路器截流产生的操作过电压,特别是相间过电压对系统的危害,过电压保护器应当满足以下条件:(1)为能有效地防止过高的操作过电压对电气设备的绝缘造成危害,过电压保护器的保护水平应低于被保护对象的电气设备的绝缘冲击耐压水平。
真空开关操作过电压及其防护摘要真空开关是电力系统中常用的保护设备,负责控制和切断电路中的电流。
然而,在操作过程中,真空开关可能会遭受过电压的侵害,从而导致设备故障或损坏。
本文将介绍真空开关操作过电压的原因以及相应的防护方法。
1. 真空开关操作过电压的原因真空开关操作过电压往往是由以下原因引起的:1.1 突发电压冲击突发电压冲击是最常见的真空开关操作过电压原因之一。
当电网中发生故障或其他突发情况时,电网中的电压可能会急剧提高或下降,从而导致电压冲击。
这种电压冲击会对真空开关造成巨大的压力,进而损坏开关内部的密封结构。
1.2 断路器操作不当操作人员在操作真空开关时可能会出现操作不当的情况,例如操作时间过长、过度频繁的开关操作等,这些都会导致过电压的产生。
操作不当会引起电弧放电,从而导致真空开关局部温度升高,造成压力过高,最终损坏开关。
1.3 粉尘和污秽在电力系统中,环境中可能存在大量粉尘和污秽物。
当这些杂质进入真空开关内部,会造成各种问题,包括电弧击穿、电压打穿等。
这些问题都会导致真空开关过电压的发生。
2. 真空开关操作过电压的防护方法为了保护真空开关免受操作过电压的侵害,我们可以采取以下防护措施:2.1 完善电网保护系统完善电网保护系统是避免突发电压冲击的有效方法。
通过安装合适的过电压保护装置,可以在电网发生突发情况时迅速切断电路,减轻对真空开关的冲击。
2.2 加强操作培训和守则制定为了避免操作不当导致的过电压问题,需要加强操作人员的培训和守则制定。
操作人员应当了解真空开关的操作规程,熟悉正确的操作方法,并定期接受培训,以提高对真空开关操作的准确性和稳定性。
2.3 定期维护和清洁定期维护和清洁真空开关是预防粉尘和污秽导致过电压的关键步骤。
定期清理真空开关周围的环境,确保开关的气密性,并及时清除可能进入开关内部的杂质。
2.4 选择适当的真空开关在选择真空开关时,应考虑其耐压能力。
根据具体的电力系统要求,选择合适的真空开关耐压等级,确保其可以承受系统中可能出现的过电压冲击。
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 1C --- + -- ∫udt= 0 (1)dt Ld²u 1即----- + ---- = 0 由此方程得dt² LCU = 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√LCdu由(2)得a2= -u0,i1 = -C--- = -C[a1ω0cosω0t–a2ω0sinω0t] (3) dtL若t = 0时,i(0) = I0,由(3)式得a1= -I0√--- .CL则电动机的端电压为u L = -I0√----sinω0t–u0cosω0t (4)CL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--- 。
真空开关的操作过电压及其防护(一)目前,真空开关和SF6开关是无油开关的两大主导产品,它们在性能上相去无几,但真空开关无SF6的温室效应问题,其工艺水平适合我国企业的制造现状,价格相对较低。
所以,真空开关的生产量与使用量远高于SF6开关,特别是10kV户内产品中,真空开关已占绝对优势。
据统计,1996年10kV级无油开关中,真空开关约占70%。
随着城网开关无油化改造和真空开关的大量应用,其操作过电压问题已日益突出,必须予以关注并采取相应的解决措施。
1 真空开关的结构特点真空开关的触头是在密封的真空腔内分、合电路的,触头切断电流时,仅有金属蒸汽离子形成的电弧,而无气体的碰撞游离,因金属蒸汽离子的扩散及再复合过程非常迅速,从而能快速灭弧和恢复原来的真空度,可经受多次分、合闸而不降低开断能力。
其主要特点如下:(1)结构紧凑,体积小,重量轻,动作快,分、合闸所需功率小。
(2)电气、机械寿命长,触头寿命一般比少油开关长50倍,维修工作量少。
(3)开断容量大,允许开断次数多,适合于频繁操作的场合。
(4)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。
(5)开断小电感电流时容易发生截流过电压及电弧重燃过电压。
通常从加强运行管理和采取防护措施两方面来抑制操作过电压,以保证电网的安全运行。
2 真空开关的操作过电压(1)截流过电压真空开关切除电感电路并在电流过零前使电弧熄灭而感生很高的电压——截流过电压。
现以切断空载变压器为例,分析发生过电压的机理及相关因素。
附图为空载变压器的暂态等值电路,其中Vs为电源电压,QF为真空开关,GT为变压器绕组对地电容,LT为变压器激磁电感。
设QF断开的电流为i,则断开前储存在变压器绕组中的电磁能量为WC=12LTi2,储存在GT中的电场能量为WL=12GTU2,其中U为对应于i的截流电压。
当QF切除电路并快速灭弧时,电源即与负载完全分离,电磁能WL与电场能WC便互相转换,形成振荡,电容电压达到最大值Um时的能量为12CTU2m=12CTU2+12LTi2即Um=U2+LTCTi2。
浅谈真空断路器操作过电压的防范措施高文义(蒙东公司呼伦贝尔供电公司)摘要:对真空断路器操作过电压的类型及其原因进行了分析,介绍了真空断路器操作过电压产生的机理,讨论了实际运行时的一些问题,提出了真空断路器操作过电压的防护措施。
关键词:真空断路器;操作过电压;防范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。
1 真空断路器操作过电压产生的类型1.1 截流过电压真空断路器在开断交流小电流时,由于灭弧室本身的原因,当电流从峰值下降未到达自然零点时,电弧熄灭,电流被突然中断,电感负载上的剩余电磁能量就会产生过电压,我们称之为截流过电压。
截流过电压并非真空断路器所独有,其它介质的断路器都有发生,只不过真空断路器更容易发生,尤其是在开断小电感电流时,截流值及其过电流倍数会更高,可能会对电力系统,尤其是高压电器带来危害。
1.2 多次重燃过电压真空断路器在开断较大的感性电流时,即使截流过电压不成问题,也常常发生过电压危害,击穿电机匮间绝缘,这主要是由于真空断路器多次重燃产生的过电压引起的,称之为多次重燃过电压。
要发生多次重燃过电压必须具备许多条件,因此发生的概率很小,但是一旦发生,其危害却不可低估,因此应采取必要的防范措施。
1.3 容载过电压真空断路器在开断容性负载方面比其它类型的断路器有较好性能,但是在投切电力电容器组时,由于真空断路器间隙弧后介质恢复强度不够稳定和直流耐压水平降低,可能发生击穿,从而出现过电压。
2 真空断路器操作过电压的分析真空断路器在接通和分断电路时,都可能发生操作过电压。
真空断路器的触头合闸时一般存在不同程度的弹跳现象,因而发生过电压。
真空开关操作过电压的产生及防范措施【摘要】为了减少真空开关操作过电压对高压电机的损害,有必要弄清真空开关的工作原理,识别产生过电压的原因。
真空断开关在开断电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,是造成电机设备损坏的重要原因之一。
目前抑制过电压的措施有两种,一种是限制过电压幅值的避雷器,另一种是降低过电压振荡频率的阻容(R—C)过电压吸收器。
故对真空断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,这对广泛推广真空断路器的应用将起到积极的推动作用。
【关键词】真空开关过电压防范<b> 1 概述</b>真空开关因其开断容量大、开断能力强、开断电弧小等优点,而广泛使用于配电断路器,大负荷起动开关,尤其是在油田大功率(1500KW左右)注水电机起动中应用更为普遍。
由于真空开关断电能力极强而容易产生操作过电压,注水电机属感性负载,在感性负载中,这种过电压幅值高,能达到电源电压的几倍,甚至几十倍,上升陡度快,频率也高,对电网中的负载及其本身负载的绝缘造成一定的影响,甚至会击穿电缆、电机的绝缘层,引起电气事故。
在实际应用中,应对真空开关的操作过电压采取必要的防范措施。
<b> 2 真空开关开断原理</b>真空灭弧室:真空灭弧室是真空开关中最重要的部件,如图1。
真空灭弧室的外壳是由绝缘筒、两端的金属盖板和波纹管所组成的密封容器。
灭弧室内有一对触头,静触头焊接在静导电杆上,动触头焊接在动导电杆上,动导电杆在中部与波纹管的一个断口焊在一起,波纹管的另一端口与动端盖的中孔焊接,动导电杆从中孔穿出外壳。
由于波纹管可以在轴向上自由伸缩,故这种结构即能实现在灭弧室外带动动触头作分合运动,又能保证真空外壳的密封性。
(1)动触杆:动触杆与绝缘杆连接,实现操作动力的转动。
(2)波纹管:波纹管既要保证灭弧室完全密封,又要在灭弧室外部操动时使触头作分合运动,允许伸缩量决定了灭弧室所能获得的触头最大开距(3)外壳:整个外壳通常由绝缘材料和金属组成。
浅析真空断路器开断电抗器操作过电压产生的原因及抑制措施(一) 随着电力系统电网的不断扩大,为了保证系统稳定运行和供电质量,电网中、特别是在枢纽变电所,其低压侧均装设了用于无功调节的电抗器组。
这种设备,出于其调节功能的需要,通常是投切频繁,同时,受安装场地等客观因素的影响,在其开断设备的选择上,具有灭弧能力强、触头损耗小、开断次数多、维护少、检修周期长等优点的真空断路器,成为设计优选方案。
电抗器属于储能元件,在运行操作过程中,由于其工作状态发生变化,可能产生数倍于电源电压的操作过电压。
真空断路器是采用真空作为灭弧介质,在开断电抗器时,其操作电压产生的机理和类型,与油断路器有所不同。
1产生操作过电压的原因
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、三相同时截流过电压和高频重燃过电压三种。
另外,由于断路器的制造工艺问题,在合闸时发生弹跳,引起操作过电压的情况则更为复杂。
(1)截流过电压。
①产生的原因是因真空断路器灭弧能力强,在开断电抗器时,可能在电流到达零点之前发生强制熄灭,这就是断路器的截流。
此时有大的
电流变化率而电抗器侧压降UL=L,即形成过电压。
②影响截流过电压大小的因素,根据理论计算,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,大小为2π
f——工频50Hz
α——截流相角
由此可见,影响过电压倍数的两个主要因素为:
a.电抗器电感的大小及外部联线与电气设备的杂散电容大小;
b.截流角度α,当α→90°,即电流在接近峰值处被截断,过电压倍数达最大值,过电压现象最为严重。
对于真空断路器而言,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造工艺及断路器服务对象有关。
强灭弧能力的真空断路器,在开断小电流时,截流过电压产生的机率较高,对于大电流负载则可能不会产生明显的影响。