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真空断 路器过电压分析及其防护发布时间:2019-04-04 14:29:10 | 来源:浙江诚 高高压电气有限公司

断路器 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 断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 般断路器要突出,尤其在 最先断开相触头间,有可能 因过电压引起电弧重燃,而产生更大的过电压。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,真空断 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。但接通电路时,触头间 距随时间增长很快消失,触头间 出现的过渡电压星下降趋势,因此,过电压的峰值一.般较低,对设备没有多大威胁。影响设 备安全运行的主要是断开电路时产生的过电压,即截流过压、电弧重燃过电压、三相同时截流过电压。.


由于在截流、重燃或 三相同时断开时等原因产生过电压,造成设备损坏,且由于 真空断路器灭弧能力极强,开断时 引起的过电压会造成高压设备绝缘击穿、回路设 备故障甚至断路器等损坏、高压开 关柜烧毁等事故发生。真空断 路器的操作过电压是由于电路中存在电感、电容储能器件,开关操 作瞬间释放能量在电路中产生电磁振荡而实现的。真空断 路器操作过电压的产生真空断路器在开断变压器等感性负载时,产生的 操作过电压分为截流过电压、三相同 时截流过电压和多次重燃过电压。
 
一、氧化锌避雷器(MOA)。
  
众所周知,这种避 雷器主要优点是具有非常优良的非线性伏安特性,续流小,残压低,体积小,重量轻,安装方便。但传统的无间隙MOA在运行 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、带串联间隙的MOA。这种避 雷器与传统的阀式避雷器结构差不多或基本相同。由于氧 化锌阀片具有非常优良的非线性伏安特性,续流非常小,一般在1mA以下,可以认为无续流,另外,由于有串联间隙存在,在正常运行电压下,氧化锌可以不加考虑。另外这种MOA的残压值较低,可用于 电力变压器等耐压水平较高的设备的过电压防护。


2、带并联间隙的MOA。带并联 间隙的结构是将阀片分为主阀片RI和并联阀片R2,R1和R2串联,在R2上有并联间隙G。在正常电压下,G不放电,电压加在R1和R2上,运行安全可靠,过电压作用时,避雷器 上的残压还未达到技术条件规定值之前,G放电,R2被短路,避雷器的残压完全由R1上的残压所决定,所以残压比较低,保护性能也比较好,用于保 护电动机是适宜的。


3、保护旋 转电机用并联间隙MOA与无间隙MOA的参数比较:


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、阻容保护器。


阻容保 护器是一种保护效果较好的措施,只要阻 容参数选择妥当,就可降 低恢复电压上升陡度,降低振荡频率,减少负载波阻抗,就能有 效降低过电压幅值。电容C的作用,除可降 低过电压幅值外,主要用 以减缓过电压上升陡度,因为这 种过电压在极短时间内发生,du/dt很大,容易造 成电机进线绕组匝间击穿。所以要 降低匝间电压并使匝间电压分布均匀。另外达到降低波阻抗,降低截 流过电压之目的。电阻R则起消 耗高频振荡电能,抑止截 流过电压幅值的作用。由于负 载等效电感和开关的截流值等参数难以查找和实测,难以准 确选择阻容参数。根据经验,一般吸收电容选0.1~0.3μF/相,吸收电阻选100~200Ω/相,功率以不小于100W为宜。但值得注意的是,如果R、C阻容参数选择不当,不但起不到保护作用,反而会起消极作用,甚至会 导致过电压幅值倍增,在小电流接地系统中,单相接地短路因R——C保护器 电容电流太大而招致系统馈电回路跳闸。因此在选R——C电压幅 值抑止器时应谨慎小心。


为避免 操作真空断路器产生的过电压,特别是相间过电压,通常采 用氧化锌避雷器、阻容吸收器、三相组 合式过电压保护器来限制过电压。采用哪 一种过电压保护设备,都应满足以下条件。


第一,为能有 效地防止过高的操作过电压对电压设备的绝缘造成的危害,过电压 保护设备的保护水平应低于被保护对象电气设备的绝缘冲击耐压水平。


第二,由于电 气设备的相间绝缘水平与相对地绝缘水平一致,因此过 电压保护设备的相间保护水平与相对地保护水平- -致。


第三,在正常 和单相接地工况并考虑了电压波动15%的情况下,过电压 保护设备自身应能安全可靠的运行。


综上所述,对于操 作过电压若采用避雷器保护方案,应优先用带有间隙的MOA,选带有串联间隙的MOA保护变

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