《安全技术》之真空断路器操作过电压的防范 VIP专享VIP免费

真空断路器操作过电压的防范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。已在电力、冶金、化工等领域广泛应用。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。1过电压产生的机理1.1截流过电压真空断路器在开断负载设备时，会在电流过零前提前熄弧，产生截流现象，即di/dt→，于是在负载设备上将感应出相应的截流过电压，即幅值与断路器的截流水平和负载特性有关。在同样负载下断路器的截流值越低，过电压幅值越小。1.2多次重燃过电压在真空断路器开断电气负载时，当灭弧室触头在工频电流过零时分离熄弧。由于断路器触头开距小，在恢复电压的作用下将发生重燃。大家知道，对于电气负载均存在着L-C回路，电弧重燃将会在回路中出现高频电流。在高频电流过零时，电弧又将熄灭。由于触头开距小，又会产生新的振荡，再次将触头间隙击穿，导致电弧多次重燃。这样，在回路中将会出现高电压，其过电压幅值随重燃次数增多而增高。这种重燃可能在开断过程中重复发生多次，其过电压值将较高。实际上，过电压值受断路器动作瞬间工况的限制，但其电压幅值也在4倍相电压左右，对电器负载的绝缘将会造成危害。1.3同时开断过电压当真空断路器运用在开断电机回路时，由于断路器的截流现象，加上电机回路都存在着互感和电容，将引起电弧的重燃与高频振荡。当第一相开断后，高频电流将通过相间互感和电容耦合到第二、第三相上与原有的高频电流叠加，形成三相电流同时过零点。第一相熄弧时，强迫第二、第三相电弧强制截断，出现较高过电压。2过电压的防范2.1使用截流值较低的断路器由于真空断路器的截流过电压与断路器的截流值有关，截流值越小其过电压幅值越小。而断路器的截流值与断路器触头材料有关，因此在断路器设计选型时应特别注意选择合适的触头材料，以降低断路器的截流值，减少截流过电压。目前，灭弧室触头材料多为铜铬合金，截流值为1A左右。2.2使用R-C阻容回路吸收装置真空断路器的多次重燃过电压，与负载回路中存在L-C振荡而出现高频电流有关，因此使用R-C阻容回路可有效地限制过电压。R-C回路不仅能限制截流过电压的幅值，而且可降低多次重燃过电压的上升陡度。该装置由电阻和电容构成。电阻R的作用是增大衰减系数，消耗高频振荡电能，电容C的作用是限制过电压波头陡度。但使用R-C阻容回路不能完全吸收过电压产生的能量。如：6kV系统所能承受的过电压值Uq约为15kV，取断路器的截流值Ij=1A；动作时间Td=2ms；则其过电压产生的能量为：Qc=Ij×Uq×Td=1×15×2=30J取R=100?U=12kVC=0.2礔，则R-C回路所能吸收的能量为：Qx=1/2×C×U×U=1/2×0.2×12×12=14.4J可见，过电压产生的能量R-C装置不能全部吸收。当然增大电容C，过电压值将明显下降。但目前大电容质量尚有问题，因此C值一般取0.1～0.2礔。2.3使用过电压保护器过电压保护器能较好的限制过电压。目前较普遍使用氧化锌避雷器作为过电压保护器。但氧化锌避雷器对于小电流接地系统还存在一些问题：一是运行电压偏低；二是承受不住间歇性过电压和谐波过电压；三是不能很好地发挥氧化锌避雷器的优势。在电动机回路使用氧化锌避雷器时，因其接在相与地之间，其保护范围是相与地之间的过电压。而电机回路的过电压存在于相与相之间，因此它不能很好地保护电机绝缘。采用组合型避雷器，可有效地限制过电压，达到理想的保护效果。