1、開關(guān)電器關(guān)合和開斷小電流時弧隙上的電壓變化過程,1.開斷小電感電流時的過電壓,開斷空載變壓器 開斷空載高壓電動機(jī) 開斷并聯(lián)電抗器,產(chǎn)生機(jī)理： 截流過電壓 多次重燃過電壓 三相同時開斷過電壓,開斷空載變壓器的等效電路圖,（1）截流過電壓,截流波形,影響截流過電壓的因素,斷路器開斷的電流愈大，截斷電流愈大 近代高壓變壓器的鐵心由高質(zhì)量的硅鋼片制成，空載電流很小。 電抗器的情況卻不同，電抗器容量大，額定電流也大，容易出現(xiàn)較大的截流和較高的過電壓，需要注意。 截流過電壓與截流時變壓器或電抗器內(nèi)部的能量損耗有關(guān)，損耗愈大，過電壓愈低。 斷路器在開斷小電流時的滅弧性能 并聯(lián)電容 特征阻抗。特征阻抗越大時截

2、流過電壓越高,開斷高壓感應(yīng)電動機(jī),冶金、石化企業(yè)、煤礦以及發(fā)電廠中大量采用高壓感應(yīng)電動機(jī)，開斷高壓感應(yīng)電動機(jī)也可能出現(xiàn)過電壓。與開斷空載變壓器相比，開斷電動機(jī)有下列特點： 感應(yīng)電動機(jī)的額定電壓低(一般在6kV以下)，電流大(幾十安至幾百安)，絕緣水平低。 電動機(jī)有多種工作方式，在各種工作方式下。斷路器的開斷情況差別很大。譬如開斷時，電動機(jī)可能是空載運行或是帶有一定負(fù)載；轉(zhuǎn)速可能在正常轉(zhuǎn)速，也可能處于轉(zhuǎn)子幾乎不動的情況。,電動機(jī)正常轉(zhuǎn)速下的開斷過程,若斷路器開斷時出現(xiàn)電流截斷，也將產(chǎn)生過電壓。預(yù)期過電壓最大值與截流值及特征阻抗。 如果斷路器電動機(jī)在空載下運行，電流小，截流值更小，加上電動機(jī)的漏感

3、小，特征阻抗不大，因此過電壓一般不高。 電動機(jī)帶負(fù)荷運行時，電流大、截流值稍大、過電壓稍高。,在轉(zhuǎn)子幾乎不動的情況下電動機(jī)的開斷,開斷轉(zhuǎn)子幾乎不動的電動機(jī)雖然不屬于正常的運行情況，但在運行中仍會出現(xiàn)。例如在啟動過程中，由于繼電保護(hù)的整定值太低，就會出現(xiàn)啟動后立即開斷的情況。轉(zhuǎn)子幾乎不動時斷路器開斷的電流就是電動機(jī)的啟動電流，它比電機(jī)的額定電流大很多倍，因此截斷電流也大，過電壓也高，容易使電動機(jī)線圈的絕緣損壞。,電動機(jī)功率對過電壓的影響,開斷功率較小的電動機(jī)，由于開斷電流小，截斷電流也小，因此過電壓低。開斷幾千千瓦的大功率電功機(jī)，由于電動機(jī)繞組的匝數(shù)小、導(dǎo)體截面大因而漏感小，電容大，特征阻抗較小

4、，即使截斷電流達(dá)20A30A，過電壓仍然很低，不會危及電動機(jī)線圈的絕緣。而開斷中小功率的電動機(jī)(如 6千伏，幾百千瓦)，過電壓較高。如果過電壓太高，則可在電動機(jī)每相進(jìn)線側(cè)與地之間接上電容及電阻。,開關(guān)多次重燃對過電壓的限制作用,開關(guān)多次重燃對過電壓的限制作用,變壓器端出現(xiàn)的過電壓也同時加在斷路器上，因為此時發(fā)生在斷路器上的恢復(fù)電壓即為電源電壓與變壓器上電壓之差。如果發(fā)生截流時，斷路器觸頭間隙距離尚不大，間隙的介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度還比較低，當(dāng)恢復(fù)電壓超過斷口間隙的介質(zhì)強(qiáng)度時，間隙將被擊穿，對電源側(cè)發(fā)生高頻放電，在斷口中流過較大幅值的高頻放電電流，間隙兩端的電壓又下降，變壓器端的電壓也被限制；高頻放電中止

5、而熄弧后，如果變壓器上的貯存能量沒有放完，它又將轉(zhuǎn)化為電壓，電壓又要升高。但由于高頻放電時一部分能量已釋放，因此可能產(chǎn)生最大電壓將減低。如果斷路器的介質(zhì)強(qiáng)度還不高，則可以發(fā)生多次高頻放電，直到介質(zhì)強(qiáng)度超過恢復(fù)電壓。電路被開斷，由于多次斷口擊穿放電的結(jié)果，變壓器上的電壓將被限制在某一數(shù)值內(nèi)。,（2）多次重燃過電壓,開關(guān)電器在開斷小電感性電流時，有時雖然不產(chǎn)生截流，在某些條件下也可能由于弧隙在恢復(fù)電壓作用下發(fā)生多次擊穿而導(dǎo)致被開斷的設(shè)備上電壓逐級升高，形成危險的過電壓，由此產(chǎn)生的過電壓叫做多次重燃過電壓。 因真空開關(guān)具有很強(qiáng)的高頻熄弧能力，故此種多次重燃過電壓多見于真空斷路器切電動機(jī)、煉鋼電弧爐及

6、變壓器等感性負(fù)載。,分析多次重燃的等效電路圖,（2）三相同時開斷過電壓,真空斷路器在開斷三相電動機(jī)或變壓器時還會出現(xiàn)三相電流同時過零的現(xiàn)象，由此引起的過電壓稱為三相同時開斷過電壓。,出現(xiàn)三相同時開斷的條件:（1）斷路器中某一相的電弧先熄滅，接著電弧重燃，在觸頭間隙有高頻電流通過。 （2）與斷路器開斷電流以及重燃時高頻電流的大小有關(guān)。,2.開斷電容性電流時的過電壓,開斷電容電流，在線路中主要是在開斷空載架空線、空載電纜和電容器組時發(fā)生。此時開斷電流是容性的。而切合空載輸電線路和電容器組是電力系統(tǒng)中的一種常規(guī)操作方式。,如果繼續(xù)在最不利的條件時重復(fù)擊穿，則電容器上的電壓將按5、7的倍數(shù)逐次增高，從

7、而產(chǎn)生很大的過電壓。但實際上弧隙擊穿不一定發(fā)生在電源電壓為幅值且與電容上的電壓反向時，以及線路與擊穿時的損耗等會限制過電壓的發(fā)展，因此過電壓值不會太高。,高頻電弧熄滅過程對過電壓的影響,電容電流開斷過程中如果發(fā)生重?fù)舸┯|頭中將流過頻率很高、幅值很大的電流，這個電流能比電容器組關(guān)合時的涌流還大，如果每次發(fā)生重?fù)舸┖?，高頻電流總是在它第一次過零時滅弧，而且每次重?fù)舸┯侄汲霈F(xiàn)在恢復(fù)電壓達(dá)到最大值時，這樣的過程多次重復(fù)，理論上的過電壓將按三、五、七倍增長。如果電弧是在高頻電流第二次過零時熄滅，則電容電壓將振蕩到電源電壓的相反力向，加上電弧電阻的衰減作用，使得電容上的電壓小很多、以后即使再出現(xiàn)重?fù)舸^

8、電壓也不合象原先那樣五倍、七倍地增長。,復(fù)燃和重?fù)舸?在高壓開關(guān)設(shè)備中有兩個專用的名稱，用來描寫不同時間內(nèi)發(fā)生弧隙擊穿的現(xiàn)象，它們是復(fù)燃和重?fù)舸?復(fù)燃是指開關(guān)在開斷過程中，電弧電流過零后，在14工頻周期內(nèi)，觸頭間重新出現(xiàn)電流的現(xiàn)象。 重?fù)舸┦侵搁_關(guān)在開斷過程中，電弧電流過零后，在大于14工頻周期或更長時間內(nèi)，觸頭間重新出現(xiàn)電流的現(xiàn)象。 在開斷電容電流時，復(fù)燃并不產(chǎn)生過電壓；只有重?fù)舸r才會產(chǎn)生過電壓。,開斷空載輸電線路或電容器組時所以會產(chǎn)生過電壓，一方面是由于電弧電流過零后電容上存在殘余電壓，另一方面是因為斷路器弧隙介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度弱而發(fā)生重?fù)舸┧?。顯然對斷路器來說，開斷電容電流與開斷小電感電

9、流時的要求正好相反，斷路器滅弧能力強(qiáng)、弧隙介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)得快的，對開斷空載輸電線路和電容器組有利，不易產(chǎn)生過電壓。而滅弧能力弱、介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)得慢的，對開斷電容電流不利，容易產(chǎn)生過電壓。,表征斷路器開合電容器組性能的技術(shù)參數(shù),額定單組電容器組開斷電流。是指斷路器在額定電壓和其它規(guī)定的使用條件下，應(yīng)能開斷的最大電容電流，而開斷中的過電壓不會超過制造廠規(guī)定的數(shù)值，如2.5倍。 額定背對背電容器組開斷電流。是指斷路器在其額定電壓和其它規(guī)定的使用條件下。應(yīng)能開斷的最大電容電流，而開斷中的過電壓不會超過制造廠規(guī)定的數(shù)值，如2.5倍。 額定電容器組關(guān)合涌流。是指斷路器在其額定電壓和相應(yīng)于使用條件的涌流頻率下能

10、關(guān)合的電流峰值。,3.關(guān)合空載輸電線時的過電壓,電力系統(tǒng)運行時主要在以下兩種情況時需要關(guān)合空載輸電線路 正常操作的需要，如輸電線路檢修后投人運行； 線路短路故障切除后的自動重合。 空載輸電線路是一個對地分布電容，可看成是一個電容性負(fù)載?？蛰d長線可用一個鏈形網(wǎng)絡(luò)來等效。在通常情況下，即空線上沒有殘余電荷和初始電壓（如接有電磁式電壓互感器，可釋放電荷），在關(guān)合此空線時，由于電壓波在線路上行進(jìn)到開路末端反射，在線路上最多產(chǎn)生2倍電源電壓幅值（三相時指相電壓）。,把空載長線簡化等效為一個集中的電容負(fù)載，并把輸電線的電感并入電路的等效電感。,關(guān)合空載線路時，過電壓與合閘瞬間的電源電壓（合閘相位角)和線路

11、的殘余電壓有關(guān)。 產(chǎn)生過電壓的根本原因是L與C1的振蕩造成的。 當(dāng)空載輸電線路上沒有初始電壓關(guān)合時，過電壓可達(dá)2倍；如空載長線上有初始電壓，其極性在合閘時又與電源電壓極性相反，則關(guān)合時就可能在空載輸電線路上出現(xiàn)23倍的過電壓。 空載輸電線路上具有初始電壓的關(guān)合情況，通常是在自動重合閘關(guān)合時出現(xiàn)。當(dāng)空載輸電線接在電源上時，其上即為電源電壓，當(dāng)某種原因斷路器跳閘分?jǐn)鄷r，在電流零點熄弧，此時電容上的電壓為電源電壓幅值，如果電荷無法泄漏或釋放很慢，則電壓就維持在最大值或某一值；若斷路器立即自動重合閘，則就是關(guān)合具有初始電壓的電容負(fù)載；在最嚴(yán)重的條件下，此時就會產(chǎn)生最大可達(dá)3倍的過電壓。,對電壓等級220kV及以下的電網(wǎng)，其絕緣水平能夠承受3倍以下的過電壓。但對330kV及以上的電網(wǎng)，其絕緣水平均較低，在選擇和確定絕緣時允許的過電壓倍數(shù)，330kV電網(wǎng)取2.75，500kV