真空断路器操作过电压分析处理

真空断路器操作过电压分析处理

真空断路器是利用真空的绝缘和灭弧性能构成的开关设备。它的触头在密封的真空室内分、合电路的，触头切断电流时，有金属蒸汽离子形成电弧，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。因此真空断路器具有维护工作量小、断流容量大、适宜频繁操作等许多优点，但真空断路器在运行中发生的操作过电压问题较普遍。

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呈下降趋势，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。

1、截流过电压。真空断路器有较好的熄弧性能,在开断时,可以使电弧在电流过零前开断,截断电流滞留变压器中,此时剩余的能量在变压器电感绕组和散电容间振荡产生较高过电压。

2、三相同时截流过电压。三相同时截流过电压是由于断路器首先开断相弧隙产生重燃时, 流过该弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的工频电流迅速过零而产生过电压。

3、多次重燃过电压。在真空断路器开断负载设备时, 灭弧室触头在工频电流过零时分离熄弧。由于断路器触头开距小, 在恢复电压的作用下将发生重燃。对于电气负载都存在回路, 电弧重燃将在回路中出现高频电流。在发生第一次重

燃又熄弧后, 断路器的恢复电压上升更高, 因高频熄弧在极短时间内触头开距不够大时, 可能发生第二次重燃。再熄弧, 又重燃以至发生多次重燃现象。

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一致。

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。

目前简单的消除真空断路器过电压的方法有：

（1）电容保护在电感负载端上并联电容器，可以有效降低负载阻抗，从而降低截流过电压的幅值，还能减缓过电压的前沿陡度，这不仅能保护感性负载，免遭截流过电压的损害。真空断路器与变压器之间用电缆连接，由于电缆具有较大的分布电容，其作用等同于并联电容，效果很好。

（2）阻容保护把电阻与电容串联作为保护元件并联在负载进线端构成过电压抑制器。电容器既可以减缓过电压的上升陡度，又可以降低负载的波阻抗，因而降低截流过电压。

（3）非线性电阻保护。采用普通避雷器与电容器并联，普通避雷器能限制过电压幅值，用电容器来减缓过电压上升陡度。或者采用金属氧化物避雷器，它采用压敏电阻，是无灭弧间隙的避雷器，具有半导体晶体管稳定的特性。在正常工作电压下阻值很大，电流很小，当电压增高至某一值后，阻值下降，呈现稳定特性。

（4）电感保护在真空断路器与电动机供电电缆之间串联电抗线圈与电阻并联组成的过电压抑制器，从而抑制过电压的上升陡度和峰值。