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真空断路器操作过电压的限制

2022-05-23 15:19 来源: 作者/编辑: 浏览次数:149 手机访问 使用手机“扫一扫”以下二维码,即可分享本文到“朋友圈”中。

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1概述断路器是高压电器中*重要的部分,是一次电力系统设备中控制和保护的关键电器。断路器在电网中起两方面的作用:一是控制作用,即根据电网运行的需要,将部分电气设备或线路投入或退出运行;二是保护作用,即在电气设备或电力线路发生故障时,继电保护自动装置发出跳闸信号,启动断路器,将故障部分设备或线路从电网中迅速切除,确保电网的无故障部分正常运行。目前电力系统中常用少油断路器、真空断路器和六氟化硫断路器来投入或退出部分电气设备或线路运行。同时,也用它们来切除电网中的故障设备或线路。从发展前景来看,真空断路器因适宜频繁操作,维护简便,无火灾,无污染,体积小而广泛应用于城网35kv及其以下的变电站,农网的柱上真空断路器,变压器的有载转换开关以及钢铁企业中用于切除电炉炼钢变压器的真空断路器。总而言之,随着电气设备无油化发展的趋势,真空断路器越来越广泛地应用于电力系统。但事物都是一分为二,真空断路器因其较强的灭弧性能,在开断感性负载时,除产生截流过电压、还产生三相同时开断过电压和高频重燃过电压,在开断空载线路和电容器组时,因真空断路器触头间的重燃,使线路或电容器从电源获得能量并积聚起来,形成过电压v1w,以上情况又限制了真空断路器的广泛应用。

2解决办法与存在问题2.1解决办法为了使真空断路器更加广泛地应用于电力系统,就必须行之有效地限制真空断路器产生的操作过电压。目前常用r-c过电压吸收器和避雷器来吸收真空断路器操作过电压。

2.1.1r-c过电压吸收器r-c过电压吸收器如所示。

参数:电阻决定衰减速度一般为50 ~400!。电容c为吸收电容。对于感应电动机负载c为"f;对于电容器组负载,c为0.05"f比较理想。

原理:当真空开关操作产生过电压高频波时1般操作过电压是1~10khz的高频波),阻容吸收器中电容器阻抗相对工频电压而言下降很多。这样过电压高频波就被电容器吸收,*后在电阻上产生热能消耗掉。

作用:阻容吸收器*大优点能缓和过电压波头陡度;1<.与此同时,它能降低过电压振荡幅值及频率。

2.1.2避雷器阀式避雷器因受工频放电电压下限的限制主要用来限制大气过电压,一般不用来限制真空断路器操作产生的过电压。

氧化锌避雷器因其独特的伏安特性,而大量地被应用在真空断路器柜中来限制操作过电压。其接线图如所示。

星型接法氧化锌避雷器2.2存在问题2.2.1阻容r-c)吸收器存在的问题r-c过电压吸收器吸收真空断路器操作过电压的响应速度快,而且从理论上讲,只要电容器电容值选得足够大,由下式:k变压器%设备电感;c0设备本身等效电容;c阻容吸收器电容。

由式(1)可知:操作过电压可限制在允许的范围内。而且能使操作过电压振荡频率降低。但电容增大会增加单相接地时的故障相接地电流。所以r-c过电压吸收器参数一般为电阻在100!左右,电容在0.1"f左右。而这样一组参数的r-c过电压吸收器在吸收操作过电压面临着两大难题:一个是吸收过电压能量的容量小;二是无明确的过电压限制值。

r-c过电压吸收器吸收过电压能量的容量如马钢公司某机修厂的炼钢电炉,电炉变压器v时,0%a1.66l,该电炉变压器由35kv真空开关投入和切断。真空开关与电炉变压器之间有一组35kv氧化锌避雷器和一组干式r -c过电压吸收器来限制操作过电压,详见。

某机修厂33kv电炉变压器一次接线图电容c的过电压吸收能量为c地等特殊情况时,c可能还要小些。而33kv电炉变压器容量为10000kva,在二次电压为100v时,激磁电流为1.7l6.所以绕组所储磁能为l,如果变压器运行时间较长,l可能还要大些。也就是说l和c数值较接近,而且在机修厂的33kv电炉变压器一次接线中,r-c干式过电压吸收器响应速度快,所以变压器电感储能长期为电容器所吸收,造成电容器损坏较频繁,如机修厂的干式过电压吸收器一年之内更换过两次。

r-c过电压吸收器无明确的过电压限制值当真空断路器用来切除电感性负载时,如切除电炉变压器,假定开关截流值为2a,时间为2ms,电容器上的充电电压值为:截流值为3a,则电容被充电到uc器的电容器额定电压仅为36kv.当真空断路器用来切除电容器组等容性负载时,由于开关触头间易重燃,形成高峰值高频率过电压,且过电压随断路器重燃次数的增加而增高,*终导致电容器组的电容器及r-c过电压吸收器的电容器损坏。

总而言之,用阻容吸收器来限制过电压,电容电压是随着截流电流值,真空断路器间隙的重燃次数及波形变化而变化,不可能有确定的限压值。*终导致被保护设备的损坏。

2.2.2星型接法氧化锌避雷器存在的问题早期也用阀式避雷器来限制操作过电压,但随着氧化锌避雷器的普及应用。现在电力系统几乎不用阀式避雷器来限制操作过电压,所以本文仅用氧化锌避雷器来分析限制真空断路器操作过电压。下面以35kv氧化锌避雷器为例。氧化锌避雷器吸收过电压能量:!z:",其中为2ms的方波400a,"为400a流过阀片时的残压值105kv. 000,氧化锌避雷器吸收过电压能量的容量应该是足够的。所以说,为了防止真空断路器产生操作过电压,一般都附装有氧化锌避雷器。然而,运行经验表明,采用了氧化锌避雷器以后,高压设备绝缘击穿,相间导体发生闪络现象仍时有发生。如以上所举例中的某机修厂近两年内都曾在电流互感器及瓷瓶间发生相间闪络。经理论分析和的三串联间隙的四星型接法moa限制产生的相对地及相间过电压。因为电感贮能较多,一般不采用r-c过电压吸收器。如果三串联间隙的四星型接法moa的分散性较大,且响应速度慢,建议采用响应速度较快的r-c过电压吸收器作为三串联间隙的四星型接法moa的后备保护器,一般接在三串联间隙的四星型接moa的后侧,靠近变压器一次侧,吸收漏网“的过电压及其能量。

措施二:限制真空断路器开断感性负载电动机过电压真空断路器开断电动机,除载流过电压外,还产生三相同时开断过电压和高频重燃过电压。虽然电动机电感量较小,过电压能量不大,但过电压幅值较高,尤以高频重燃过电压为甚。而电动机的绝缘水平在高压电器中为*低之一。建议采用中的三串联电阻间隙四星型接法moa限制相对地及相间过电压,从而使过电压保护和电机绝缘达到良好的配合。使用r―c过电压吸收器作为三串联电阻间隙的四星型接法moa的后备保护器,进一步解决前者实际存在的放电分散性使保护灵敏度下降的问题以及改善过电压坟波形,降低避雷器残压问题。目前,马钢某原料厂的大型堆取料机的6kv高压电动机就是采用措施2的办法来限制相对地及相间过电压,效果较为明显。

措施三:限制真空断路器开断容性负载电容器组和空载线路过电压真空断路器开断容性负载,尤其开断电容器组,在断路器触头间易形成重燃过电压,且过电压随断路器重燃次数增加而增高,*终导致电容器损坏。由于r-c过电压吸收器会增加单相接地时流入故障相的接地电流,且没有明确的过电压限制值。所以不采用r-c过电压吸收器,而仅采用或的四星型接法moa来限制真空断路器开断容性负载所产生的相对地及相间过电压。

4结论真空断路器开断不仅产生截流过电压,而且产生三相同时截流过电压和高频重燃过电压。这些过电压不仅发生在相对地,而且发生在相与相之间。在许多情况下,相间过电压比相对地过电压大1. 52倍;由于空载变压器贮能较多,所以产生的过电压能量也较大。

四星型接法moa不仅能限制开断真空断路器所产生的相对地及相间过电压而且能吸收大能量的过电压。常用四种四星型接法的moa是将zno阀片的自身安全与保护效果之间矛盾辨证地统一起来,选择哪一种接线方式应根据真空断路器开断负载的不同而不同。

用四星型接法moa作为主保护器,限制大能量的操作过电压,并且给定明确的相对地及相间过电压限制值,用响应速度快,无分散性的r-c过电压吸收器作为zao失灵时后备保护器来吸收漏网“的过电压,同时使用r-c过电压吸收器,改善过电压波形,有效地降低避雷器的残压。





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