真空开关的操作过电压及其防护（二篇）

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。

真空开关的操作过电压及其防护（二）
真空开关是一种常用的电气开关装置，广泛应用于高压电力系统中。

它具有灵敏可靠、抗短路能力强、使用寿命长等优点，可广泛应用于电力系统的控制和保护中。

在操作过程中，真空开关也需要遵循一定的操作规范，即操作过电压及其防护。

以下将详细介绍真空开关操作过电压及其防护的相关内容。

1. 操作过电压的定义和分类
操作过电压是指在真空开关操作过程中，发生的电气系统电压异常，超过了设备的额定电压。

它可以分为下面几种情况：
（1）操作过电压源于电网过电压：电网过电压是指电力系统中电压超出额定值的现象。

（2）操作过电压源于机械能超出：当真空开关的操作速度过大或过小时，会产生机械能超过额定值的情况，从而导致操作过电压。

（3）操作过电压源于电磁能超出：在开关操作过程中，当电流过大或过小时，会产生电磁吸合力和电磁排斥力，从而导致操作过电压。

2. 操作过电压的原因和影响
（1）过电压导致真空开关内部绝缘击穿：当操作过电压超过真空开关的绝缘强度时，可能会导致内部绝缘材料击穿，从而引起设备故障。

（2）过电压引起电弧和电弧击穿：当操作过电压时，可能会引起电弧的产生，电弧的高温和能量可能会引起材料烧毁、设备破裂等问题。

（3）过电压会给设备带来较大的压力和冲击：操作过电压会引起设备内外的电场和磁场变化，从而给设备带来较大的压力和冲击，可能导致设备损坏。

3. 操作过电压的防护措施
为了有效防护真空开关的操作过电压，需要采取以下措施：
（1）操作前对电力系统进行检测：在操作真空开关之前，应对电力系统进行检测，确保电网的电压在额定范围内。

如果发现电网过电压现象，应采取相应的措施对其进行抑制。

（2）控制开关的操作速度：为了避免机械能超出额定值导致的操作过电压，需要合理控制开关的操作速度。

在操作中，应根据具体情况选择合适的速度，避免出现过快或过慢的情况。

（3）采用防反冲电路：在真空开关的电磁驱动系统中，可以采用防反冲电路来抑制电磁能超出额定值导致的操作过电压。

防反冲电路可以通过合理设计电磁驱动系统的电路结构来实现。

（4）合理选择开关额定电压：在选用真空开关时，应根据电力系统的实际情况和额定电压选择合适的开关。

合理的额定电压可以提高开关的耐受能力，减少操作过电压的发生。

（5）安装过电压保护装置：在真空开关的安装位置上可以设置过电压保护装置，在电网过电压发生时，保护装置可以对电压进行监测，并迅速采取控制措施，有效防护真空开关。

4. 操作过电压的应对措施
（1）断电保护：在发生操作过电压时，需要立即断开电源，切断过电压对设备的影响。

（2）加强绝缘检查：操作过电压后，需要对真空开关内部的绝缘状况进行检查，发现问题及时进行维修或更换。

（3）修复故障设备：对于操作过电压导致损坏的设备，需要进行修复或更换，确保设备的正常运行。

（4）加强日常维护：为了预防和减少操作过电压的发生，需要加强对真空开关的日常维护工作，包括定期巡检、清洁、测试等，确保设备的可靠性。

总结：
真空开关的操作过电压及其防护在电力系统中起着重要的作用。

通过合理的操作过电压防护措施，可以有效降低设备故障的发生率，提高电力系统的可靠性和安全性。

同时，在发生操作过电压时，需要及时采取相应的应对措施，确保设备的正常运行。