開斷中壓配電網(wǎng)交流電流時(shí)的截流過電壓如何限制
2019-05-09 14:17 文章來源:未知瀏覽次數(shù):
1.截流過電壓
真空斷路器開斷交流電流時(shí)，由于其滅弧能力極強(qiáng)，在電流尚未到達(dá)自然零點(diǎn)時(shí)，電弧熄滅，電流被迫截?cái)?，這就是截流現(xiàn)象。由于電流被截?cái)?，電感?fù)荷上剩余的磁場(chǎng)能就會(huì)轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，引起截流過電壓，對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的絕緣產(chǎn)生有害影響。
真空斷路器的截流水平主要決定于斷路器觸頭電極所用的材料。目前，各國(guó)廣泛采用的CuCr觸頭材料的截流水平約為5A。
真空斷路器的截流水平?jīng)Q定了截流過電壓的大小。另外，真空斷路器所開合負(fù)荷的特性和連接電纜的長(zhǎng)度對(duì)于截流過電壓也有很大的影響。
負(fù)荷程度越低，負(fù)荷就越呈感性的特征，因而在電流截?cái)鄷r(shí)刻儲(chǔ)存在電感上的能量就越大，截流過電壓就越高。當(dāng)然，若負(fù)荷低到開斷電流的峰值小于斷路器的截流水平，則截流過電壓又可能有所降低。
電纜越長(zhǎng)，電容就越大，因而過電壓就低。當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過一定值時(shí)，就可以將截流過電壓限制在系統(tǒng)允許值(4倍最大相壓值)以下。大量計(jì)算表明，只要電纜長(zhǎng)度超過1000m(總對(duì)地電容約0.3μF)，則開斷配電變壓器的各類負(fù)荷均不會(huì)產(chǎn)生超過設(shè)備和系統(tǒng)允許的過電壓水平。
2.限制方法
a采用較長(zhǎng)的連接電纜。如前所述，采用較長(zhǎng)的連接電纜可以起到抑制截流過電壓的作用。
b在負(fù)荷側(cè)相對(duì)地加裝并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容值越大，降低截流過電壓的效果就越明顯。一般來說，相對(duì)地并聯(lián)0.1 - 0.3μF的電容器就可以將截流過電壓限制到允許的水平以下。
c負(fù)荷側(cè)相對(duì)地加裝金屬氧化物避雷器(MOA)
MOA對(duì)截流過電壓的限制效果對(duì)照表
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負(fù)荷程度 |
過電壓倍數(shù) |
MOA動(dòng)作電流（A） |
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無MOA |
加MOA |
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滿載 |
8.4 |
3.5 |
4.3 |
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中載 |
11.9 |
3.5 |
5.1 |
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輕載 |
8.21 |
3.4 |
1.7 |
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加裝MOA是限制真空斷路器截流過電壓的有效方法。表中給出了MOA對(duì)截流過電壓的限制效果(配電變?nèi)萘繛?00kVA，電纜長(zhǎng)40m。表中過電壓倍數(shù)指過電壓對(duì)于最大相電壓幅值的倍數(shù);滿載指100 %額定電流，功率因數(shù)0.85;中載指50%額定電流，功率因數(shù)0.5;輕載指20 %額定電流，功率因數(shù)0.20 由表可見，MOA對(duì)于限制真空斷路器的截流過電壓是相當(dāng)有效的，同時(shí)MOA吸收的能量也很小，不會(huì)對(duì)MOA的熱穩(wěn)定性構(gòu)成任何威肋、。因此，在實(shí)際考慮采用何種方法限制真空斷路器的截流過電壓時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用MOA。
3.考慮復(fù)燃情況下的截流過電壓
上述截流過電壓是沒有考慮真空斷路器復(fù)燃影響的。如果在觸頭剛分離不久就發(fā)生截流現(xiàn)象，截流產(chǎn)生的過電壓作用在真空斷路器的觸頭上，由于此時(shí)觸頭間距很小，因而容易被擊穿，即發(fā)生復(fù)燃。復(fù)燃時(shí)在負(fù)荷側(cè)和電源側(cè)發(fā)生高頻振蕩過程，在間隙中將流過較大的高頻電流。高頻電流過零熄弧后，如果負(fù)荷上貯存的能量足夠大，它又轉(zhuǎn)化為過電壓，使觸頭間隙再次擊穿。如此反復(fù)多次，直到觸頭間的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度己足夠高，產(chǎn)生的過電壓不能再使間隙擊穿為止，電路最終被開斷。因此，決定此種情況的過電壓特性將不再完全是由截流值，而是還包括了真空間隙的的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度特性。一般來說，由于復(fù)燃的作用使得貯存在負(fù)荷電感上的能量有一部分回到電源側(cè)，從而使得截流過電壓有所降低。
應(yīng)該指出，復(fù)燃雖可使截流過電壓的幅值有所降低，但是在真空斷路器復(fù)燃的過程中將產(chǎn)生高頻振蕩，導(dǎo)致產(chǎn)生高頻過電壓。復(fù)燃產(chǎn)生的高頻過電壓頻率在電纜長(zhǎng)度較短時(shí)是很高的，這樣的高頻過電壓即使其幅值不大，對(duì)變壓器的縱絕緣還是有危害的。因此對(duì)于絕緣比較薄弱的變壓器(譬如運(yùn)行時(shí)間己很長(zhǎng)的變壓器、干式絕緣變壓器等)需要限制復(fù)燃過電壓的頻率。
計(jì)算分析表明，加長(zhǎng)連接電纜的長(zhǎng)度可以有效地降低復(fù)燃過程電壓的頻率。在負(fù)荷側(cè)并聯(lián)電容器的效果與延長(zhǎng)電纜長(zhǎng)度是一樣的，它將減緩過電壓的前沿陡度。因此，對(duì)于絕緣比較薄弱的變壓器，在連接電纜較短時(shí)，應(yīng)在變壓器的高壓端并聯(lián)電容來降低復(fù)燃過電壓的頻率，典型的數(shù)值為0.1一0.2μF。
MOA對(duì)于限制截流過電壓的幅值是很有效的，但起不到限制復(fù)燃時(shí)過電壓頻率的作用。
