截流过电压真空断路器开断时,触头间出现的按正弦规律变化的工频电弧电流下降到Ic值时(Ic为截流值),由于电流被强制中断,储存在高压电机或变压器电感绕组电磁能量(12LI2c),必然向绕组的杂散电容(C)充电,转变为电场能量(12CU2)。能量转换产生的电压近似为:UUIcLC=IcZ式中Z为波阻抗,U为截波过电压,一般说来由于C值甚小,因而可以达到较高数值的过电压。
截流过电压有以下特点:截流过电压的高低与真空断路器的截流值Ic的大小有关。Ic愈大,过电压值愈高;而截流值大小主要与触头材料密切相关。截流只发生在开断小电流时。试验证明,切断电流增加时,截流现象逐渐消失。小型水电站或泵站的发电机或电动机,一般容量较小,而电机容量越小,过电压就越高。这一方面是因为开断电流较小,容易产生截流,另一方面是因为回路中的电容较小、电感较大,因而波阻抗较大所致。
多次重燃过电压真空断路器触头刚分开的瞬时,若正遇电流值在过零点,电弧立即熄灭,因为此时触头的开距尚小,故上升较快的恢复电压可能使间隙击穿而重燃,产生高频振荡电流,如果真空开关切断高频电电能力很强,则产生的高频重燃过电压中能超过45倍。触头刚开断时电流值越靠近于零点,过电压值就越高。Page2
氧化锌避雷器星形接法的接线图多次重燃过电压的特点是:(1)幅值高、频率高(兆赫级),波头很陡,使电机绕阻上的过电压集中分布在首端,对定子绕阻引线入口附近的匝间绝缘造成严重威胁。
(2)带一定长度电缆连接线的过电压值较高。(3)在电动机启动过程时开断的重燃过电压更为严重,因此时转子转速低,对定子绕阴反电势很小,触头间隙更易击穿。而正常运转的电机,既使空载电机,由于电机的反电势较高,起着抵消电源电压的作用,就不会发生重燃过电压。
浅论保护设备真空断路器开断产生的三种过电压危及电气设备的安全运行,改进断路器的触头材料,仅能改善截流过电压的或然率,而对另两种过电压起抑制作用,因此设置专用保护设备是必须的。目前,通常采用下列两种保护设备:一种是用于限制过电压同值的避雷器;另一种是用以降低以至消除振荡过电压的RC装置。
氧化锌(ZnO)避雷器对于在运行中的6kV或10kV高压电机,其相对地和相对相之间的绝缘所能承受的过电压数值,可用电机耐压水平公式进行计算:Us=2(2Ue+1)@0175@K式中:Ue高压电机的额定电压,kV;K冲击系数。日本取1125,苏联取111114,本文取1115.因此,则对于10kV的高压电机,Us=等于2516kV(峰值),而对于6kV高压电机Us等于1519kV(峰值)。
阻容(RC)保护器是单相电路开关操作过电压原理图。当保护器未接入,开关ZK开断后,C0与L0组成一个振荡电路,由于C0很小,所以振荡频率很高,幅值亦很高。当保护器r1、c1加入以后电路就改变了。因为C1>C0,C0就可以忽略不计,此时振荡电路就变成了r1、c1和L1回路了。可以用来表示。