2024年真空开关的操作过电压及其防护(三篇)

2024年真空开关的操作过电压及其防护目前，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，xx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(2)电弧重燃过电压真空开关若在电流接近过零前切除电感电路(为附图中的空载变压器)，当电流过零时，CT与LT将发生能量振荡，CT中的电场能量全部转换成磁场能量使LT的电压UL 升高。

因振荡频率f0远大于50Hz，电源相对于高频振荡可看成近似直流，按最危险考虑，设Us=-Ｕsm，触头间的恢复电压Un=Us-ＵL 将达到较高值，若此时触头开距很小，触头间的介质击穿电压低于恢复电压，触头间隙便被击穿使电弧重燃。

于是电源又对LT及CT补充能量，其电压与重燃前电压相叠加。

当电流过零时，电弧再次熄灭，若间隙击穿电压仍小于恢复电压，间隙再次被击穿重燃，造成电压多次叠加而产生很高的电弧重燃过电压。

3过电压的防护
过电压防护是从技术上防止、抑制其数值在允许的范围，以减小过电压对电气设备的危害和提高供配电系统的可靠性。

常用的防护措施如下：
(1)降低截流值，从根本上降低截流过电压。

适当加大触头开距，以抑制电弧重燃过电压。

(2)装设R—C吸收器。

若电阻及电容参数选择合适，既可降低过电压幅值，又可减缓过电压的上升陡度。

一般每相电容值取01～
02μF，电阻值取100～200Ω，功率不小于200W。

这是常用的一种方法。

(3)设置R—L保护器。

将电阻R与铁心电感L并联后串接于开关与电缆之间。

正常时铁心饱和电感值较小，压降及损耗都很低，不影响负载的工作。

当发生电弧重燃振荡时，高频电流使铁心电抗增大，抑制过电压，电阻则起阻尼及限流作用。

(4)采用氧化锌避雷器MOA。

MOA实际上是一个非线性压敏电阻，在工作电压下呈极大电阻，漏电流为微安(μA)级，不影响电网运行。

过电压时，其阻值剧降并呈稳压特性，一般可将过电压限制在2倍相电压以下，且阀片间有一定电容量，对残压的突变有抑制作用字串7。

2024年真空开关的操作过电压及其防护（二）2024年的真空开关的操作过电压及其防护的相关内容可以从以下几个方面展开：
一、真空开关的操作过电压
真空开关在电力系统中负责开关和断开电路，以及保护设备和人员免受电流过大或故障电流冲击的影响。

操作过电压是指在开关操作
过程中，由于开断电弧的存在或其他原因，导致电压出现过电压现象，对设备和电网造成不良影响。

1.1 过电压分类
操作过电压可以分为以下几类：
- 过电压峰值：即电压的瞬时峰值，通常由于电弧电压造成，其峰值值往往是电流断开瞬间电平的几倍甚至几十倍；
- 过电压持续时间：指电压超过额定值持续的时间，通常由于开关操作过程中电弧电压的存在造成，其持续时间取决于电弧的扑灭时间；
- 过电压频率：指电压快速升降的次数，通常为电弧电压形成的周期数。

1.2 过电压产生原因
产生操作过电压的主要原因有：
- 电弧电压：在开关操作中，由于电流突然中断，产生电弧现象，电弧电压会导致操作过电压；
- 系统电压暂降：在电力系统供电部分中断或设备故障时，会导致电压暂时下降，然后突然恢复，产生操作过电压；
- 系统负荷瞬变：系统负荷突然变化，比如大负荷突然关闭或开启，也会导致操作过电压。

二、真空开关操作过电压的防护措施
为了保护真空开关和电力系统设备免受操作过电压的影响，需要采取一些防护措施。

以下是一些常见的防护措施：
2.1 合理控制操作速度
合理控制真空开关操作速度是防止操作过电压的基本手段之一。

通过合理设计操作机构和控制系统，可以控制开断速度和合闸速度，避免产生过电压。

2.2 额定电流扑灭电弧电压
真空开关的设计需要考虑到电弧电压的影响。

通过选择合适的电弧电压，可以使得在开断过程中电弧迅速熄灭，从而减小操作过电压的程度。

2.3 采用过电压熄弧装置
在真空开关中，可以采用过电压熄弧装置来防护操作过电压。

过电压熄弧装置主要通过将电弧电压分散到多个电极上，从而减小电弧电压的峰值值。

2.4 使用过电压抑制器
过电压抑制器是一种能够通过引导、限制或消除过电压的装置。

通过合理配置过电压抑制器，可以保护真空开关和电力系统设备免受过电压的影响。

2.5 引入过电压保护电路
在真空开关设计中，可以引入过电压保护电路，当电压超出额定值时，该电路会自动切断电源或其他防护措施，以保护设备不受过电压的影响。

2.6 良好的设备接地
良好的设备接地是减小操作过电压的重要手段。

通过合理设计和布置设备接地系统，可以提供良好的接地效果，减小操作过电压的影响。

2.7 优化电力系统设计
电力系统设计中的合理布置和配置也是减小操作过电压的重要因素。

通过合理的电网规划和系统设计，可以减少操作过电压的发生，提高系统的可靠性。

总结：
对于2024年的真空开关来说，为了防护操作过电压，需要采取合理措施来控制和减小过电压的影响。

通过合理设计操作机构、选择合适的电弧电压、采用过电压熄弧装置、使用过电压抑制器、引入过电压保护电路、良好的设备接地以及优化电力系统设计等手段，可以有效减小操作过电压的影响，提高电力系统的可靠性。

2024年真空开关的操作过电压及其防护（三）真空开关是一种常用的高电压高电流开关装置，广泛应用于电力系统中。

它的主要作用是在电路中断时，能够快速切断和恢复电流的流动，起到保护电器设备的作用。

在真空开关的操作过程中，会存在一定的过电压问题，因此需要采取相应的防护措施来保证开关的正常运行和延长使用寿命。

首先，我们要了解真空开关的工作原理。

真空开关是利用真空中极低压力下的电子发射效应和电流长程输运机理，通过控制电磁力作用，实现开关状态的切换。

在正常工作状态下，真空开关的电极之间形成一个真空断口，不会有气体的放电现象。

当需要切断电流时，真空开关通过控制电磁力切断断口，实现电流的中断。

在真空开关的操作过程中，可能会产生过电压现象。

过电压是指电压超过设备或电路所能承受的额定电压的现象。

过电压主要有以下几种类型：
1. 暂态过电压：暂态过电压是由电力系统中短路、开关操作、雷电、行波、电感耦合等因素引起的电压瞬时增大的现象。

这种过电压的持续时间很短，一般在几微秒到几毫秒之间。

2. 持续过电压：持续过电压是指电力系统中长时间存在的电压异常现象，例如电网电压长时间超过电压等级。

3. 闪络过电压：闪络过电压是指在真空开关断开电路时，由于电流突然中断导致的电流振荡。

以上过电压的产生会对真空开关的正常工作造成一定的影响，甚至会导致设备的损坏。

因此，需要采取一系列的防护措施来保证开关的安全运行。

首先，针对暂态过电压问题，可以采取以下措施：
1. 使用电力电子器件：电力电子器件如TVS二极管、MOV和GDT 等，可以有效地抑制过电压的波形，保护真空开关不受过电压的影响。

2. 安装避雷器：在电力系统中安装避雷器，可以将雷电过电压引到地线上，保护真空开关不受雷电过电压的侵害。

3. 设计合理的绕组：在设计电力系统时，要合理设计绕组结构，减小电感，增加绕组的绝缘强度，避免因电感导致的过电压。

对于持续过电压问题，可以考虑以下解决方法：
1. 安装电压稳定器：在电力系统中安装电压稳定器，对电网电压进行调整，保证电网电压在额定范围内。

2. 系统优化设计：在电力系统的设计中，要合理规划输电线路和变电站的布局，减少电力设备之间的电力损耗和电压变化。

3. 增加电容器：通过增加电容器来提高电力系统的功率因数，减小电网电压的波动，降低过电压的产生。

对于闪络过电压问题，可以采取以下措施：
1. 设计合理的开断工艺：在真空开关的设计中，要合理设计开断的方式和速度，减少开断时的电流振荡，降低闪络过电压的产生。

2. 使用替代材料：在真空开关的制造过程中，可以考虑使用抗闪电材料来提高开关的闪络电压。

3. 增加绝缘距离：通过增加真空开关的绝缘距离，提高开关的绝缘强度，在一定程度上抑制闪络过电压。

总之，真空开关的操作过电压问题需要引起重视，并采取相应的防护措施来保护开关的正常运行。

在实际应用中，各种过电压问题不可避免地存在，我们需要根据具体情况采取合适的解决方法，确保真空开关的可靠性和安全性。