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实例讲解zw7系列真空断路器截流过电压的抑制方案发布时间:2018-8-24 | 来源:betway西汉姆-betway必威体育-首页

概述:当真空断路器开断小电感电流时,引起操作过电压,称为截流过电压,这种电压会对线路和电气设备的绝缘造成危害,在35kV系统中,操作过电压保护措施相对较少,在一定程度上阻碍断路器的应用范围。下面以zw7系列真空断路器为例来谈一谈截流过电压的抑制方案:

截流过电压产生过程:

原因一、真空断路器开断小电感电流时的截流现象:

主要是由于电弧电流较小时,阴极斑点提供的金属蒸气不够充分和稳定引起的。真空电弧由电极在分断瞬间受热引起金属蒸发而形成,电弧使电极表面出现一些斑点,这些斑点上的金属会不断熔化和蒸发来维持真空电弧。开断大电流时,金属蒸气充分蒸发,电弧比较稳定,在工频电流自然过零时熄弧。试验证实,开断几百至几千安的交流电流时,一般不会发生截流现象。开断小电感电流时,如空载变压器激磁电流(一般只有额定电流的0.6~2),由于弧柱扩散速度太快,阴极斑点四周的金属蒸气压力和温度剧降,使金属质点的蒸发不能维持弧柱的扩散,造成电流到达零点之前的某一瞬时值时发生强制熄弧而形成截流。

原因二、现有过电压保护装置存在的不足:

1、并联金属氧化物避雷器(MOA):

MOA结构简单,但是其保护作用仅仅是限制过电压的幅值,而不能限制过电压的波头陡度,在达到MOA动作门槛电压前不能减轻过电压对变压器纵绝缘的作用。35kV系统为中性点不接地系统,MOA必须承受单相接地弧光接地过电压的长期作用,时间可以是2h。因此使用MOA时必须提高其直流1mA参考电压,从而导致MOA残压升高,只能勉强与变压器的出厂直流耐压值配合,保护效果较差。

2、RC吸收装置:

RC吸收装置原理的核心就是用来改变电路的工作状态,将振荡电路改为非振荡电路,从而抑制过电压。它可以降低截流过电压幅值的陡度,并对高频振荡进行阻尼,降低重燃的可能性。但是RC吸收装置中的电容增加了电网接地的总电容电流,可能会因此而装设补偿设备,使电网运行复杂化。另外,RC吸收装置参数的选择,尚没有明确的方法和标准,这是因为真空断路器开断电感性负荷时的过电压取决于很多实际因素,一但参数选择不当,轻易引起电阻烧毁和跳闸事故。而且RC吸收装置体积大、成本高,安装维护工作量也大。

使用低截流值真空断路器抑制截流过电压的最佳方案:

ZW7型户外真空断路器采取了一系列措施来改进其性能,大大降低了截流值,不会产生操作过电压,因而不需要另外安装限压装置,既节省了投资,又提高了系统的工作可靠性。

1、采用新型低截流值触头材料:

大量试验与实践证实,截流值主要取决于触头的金属材料。一般来说,触头材料的饱和蒸气压力越高,导热系数越小,截流值就越低,反之则越高。而技术上对真空断路器触头的要求是多方面的,既要求触头的截流值低,又要求断路器有很强的分断能力(分断大电流的能力),还要求在动、静触头分开时具有较高的绝缘强度,单一的金属材料很难满足要求。因此,常用多元合金或在多孔的高熔点金属(如钨、铬等)触头上浸渍低熔点合金(铜或铜合金)。这种触头的阴极斑点可喷发相对较多的金属蒸气,在满足其他性能的要求下可以尽量降低截流值。CuCr触头材料是目前应用最广最成功的触头材料,具有开断能力强,耐压水平高等优点,但其截流值较高。为此对降低CuCr触头材料的截流水平进行了深入研究,先后在CuCr触头材料中添加Bi、Sb、Ta等材料,改变材料成分及含量,改变材料的金相及内部结构,使ZW7型户外真空断路器的截流水平下降。

2、最佳开距:

触头开距增大会使蒸气粒子的扩散空间增大,有利于降低粒子密度和电弧温度,所以导致截流值增大,这一点已经为试验所证实。因此,对ZW7型户外真空断路器的最佳开距进行了理论和试验研究,在保证大电流开断能力和耐压水平的基础上,将开距由原来的22mm减小到18mm,使截流值降低,而且降低了操作功。

3、极间磁场:

研究表明,极间磁场较弱时,适当增加磁场会使截流值降低;而当极间磁场较强时,增加磁场反而会使截流值升高。因此,改进后的ZW7型户外真空断路器采用目前应用最广的纵向磁场电极,并改进了极间磁场分布,使其截流值最低。

通过对ZW7型户外真空断路器在触头材料、触头结构、最佳开距等方面的研究与改进,使其截流值大大降低,从而有效地抑制了操作过电压,这对真空断路器的推广和安全运行具有积极意义。


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