1 引言
真空断路器因其具有优良的灭弧性能、优异的频繁操作特性、高电气恢复强度以及结构简单、维护方便、安全可靠等特点,广泛地应用在电力系统中。但由于在截流、重燃或三相同时断开时等原因产生过电压,造成设备损坏,在实际运行中,为限制这种过电压而采用多种保护设备。由于选用不当或者保护性能不适用,运行事故时常发生。本文对此种过电压设备的选用配置提出了粗浅的分析意见,以供同行参考。
2 真空断路器操作过电压的产生及原因分析
真空断路器在开断高压感应电动机等感性负载时,所产生的过电压有三种类型:即截流过电压、多次重燃过电压、三相同时开断过电压。分析这三种过电压的产生原因及特点,对正确地选用保护设备有重大的作用。
2.1 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,截断电流滞留在电动机或变压器中,此时剩余的能量在电动机或变压器电感绕组
(1)截流过电压与真空断路器的截流值,Ic大小有关,截流值越高,过电压值越高;
(2)截流只发生在开断小电流时,电流越大,陡度越大,截流值就越小;
(3)过电压的震荡频率很高,可达数千Hz,高的频率必然伴随着高的过电压;
(4)相对地过电压是按相对地电容和相间电容而分配的,通常相对地过电压为相间的2/3;
(5)电动机和变压器容量越小,过电压越高。电动机和变压器容量小,开断电流较小,回路电容小,电感大,因而波阻抗较大,造成过电压数值高;
(6)回路的电缆在50~200m范围内过电压最高,而这一长度范围基本是开关柜到电动机或变压器的长度,电缆长度过短时,振荡频率高,熄弧困难,延长了熄弧时间,过电压低;电缆长度长时,回路电容量大,波阻抗下降也会使过电压降低。
2.2 多次重燃过电压
当真空断路器在电流过零前开断,触头的一侧是工频电网电源,一侧是高频振荡产生的过电压。触头间恢复电压为两者之合,在触头开距小、触头间耐压不充分的情况下发生第一次重燃。电源向回路中的电阻充电控制工程网版权所有,出现类似空载长线路合闸的震荡过程。回路的参数决定了重燃的高电流频率高达数千Hz。这使得重燃的振荡电压高于截流电压,这种震荡过程直至绝缘介质的恢复强度超过电压恢复速度才终止。多次重燃过电压的特点:
(1)陡度大,幅值高;
(2)变压器和电机绕组的电压分布上,过电压陡度和频率关系很大,这种过电压对匝间绝缘威胁很大。
2.3 三相同时开断过电压
真空断路器首先断开相熄弧产生的高频电流通过三相互耦合中性点叠加在其它未断开的两相工频电流上,造成其它两相电弧电流强制过零www.cechina.cn,使得未断开的两相随之同时切断。此两相被截断的工频电流更大,从而产生比首相开断过电压更高的过电压。此类型过电压的特点是:
(1)最大过电压总是发生在后两相开断时刻;
(2)在开断中小容量电机或轻负载时CONTROL ENGINEERING China版权所有,容易出现三相同时截断。
3 各种保护设备在油田电网的应用情况及其评价
我们油田的负荷主要是电机负载控制工程网版权所有,有小容量的抽油机电机负载,也有2000kW的注水电机负荷,对真空断路器的操作过电压保护有阻容吸收器、无间隙氧化锌避雷器和带串联间隙氧化锌这三种保护装置。现对其作用及使用过程中出现的问题作一分析。
3.1 阻容吸收器
阻容吸收器并联在电动机出口CONTROL ENGINEERING China版权所有,电阻与电容串联接地。由于吸收电容比杂散电容大,降低了波阻抗,从而降低了断路器开断时恢复电压上升的陡度,减少了发生重燃的