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真空滅弧室的回路保護裝置

本文作者:大禹漢光 發布時間:2015-08-03

  在真空中,電流過零后介質恢復強度要比在空氣中高8~12個數量級。高的介質恢復強度使真空電弧在電流過零后μs~ms級立即熄滅。熄弧能力較強這是其優點。但同時也帶來一個問題,它在開斷高頻電流可能產生多次重燃過電壓。在開斷電機或變壓器等感性元件時,在電流零點附近電路開斷后,如果這時的開距還不夠大,耐受不住系統中上升速度較大的瞬態恢復電壓,產生重燃。重燃后電路又向電機或變壓器等感性元件中注入能量,并在電路中產生高頻諧振。高頻電流與工頻電流相迭加,形成零點時再次開斷。因為高頻電流的頻率很高,周期很短,這時開距仍不大,耐受不住瞬態恢復電壓,再次重燃,多次重燃產生的過電壓(電壓級升)幅值很大,頻率很高(最高可達數MHz),其上升陡度很大,很容易破壞電機和變壓器的匝間絕緣。應選擇合適的電路加以保護。各類避雷器雖然能限定過電壓的幅值,卻不能限定其上升陡度。選用阻容串聯保護電路既可以限制過電壓的幅值,又可以限制其上升陡度。三相電路中,阻容串聯保護電路一般采用星形接法。

  和其它類型開關一樣,真空開關在開斷小電流時,也會出現截流,產生截流過電壓。即在電流過零前,由于導電粒子不足以維持電弧穩定,電流突然截斷,產生截流過電壓。對于開斷輕載變壓器、頻繁操作的電弧爐變壓器等,容易產生截流。截流過電壓的頻率一般在幾kHz,上升陡度相對小些,危害不及多次重燃過電壓大;但過電壓的幅值大,會危害電機或變壓器的安全運行。特別是耐沖擊電壓不高的干式變壓器(一般不如油浸變壓器絕緣水平高)或額定容量低、電壓高的變壓器(波阻抗高,可達104Ω),更易損壞。選用避雷器或阻容串聯保護電路都可起到保護作用。三相電路中,避雷器采用中性點接地的星形接法。

  在供電系統中,感性負載占的比例較大,常常采用并聯電容器組來調整功率因數。6kV以上三相電路并聯電容器組盡量采用中性點不接地的星形接法,而不采用三角形接法。三角形接法電容器直接承受線電壓,任一臺電容器擊穿,就形成相間短路。出現很大的短路電流。如果故障切除不及時,故障電流和電弧使電容器的絕緣介質分解產生氣體,使電容器爆炸。危及真空開關和真空滅弧室。采用中性點不接地的星形接法,當一臺電容器擊穿,通過故障點的電流僅為電容器額定電流的1.5倍,電容器保護斷路器延時過電流動作切斷故障點,可避免發生兩相短路故障。

  分斷電容器組,如果真空滅弧室的耐壓水平低,發生多次重燃或重擊穿時,過電壓倍數可達相對地電壓的5倍以上。應盡量避免。可加裝避雷器加以保護。

  不管哪種保護裝置,都應盡量靠近被保護元件布置。對于重要負荷,在真空開關的前后側都應設置過電壓保護裝置。

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