真空開關(guān)真空度測試儀的操作過電壓及其防護(hù)
真空開關(guān)真空度測試儀的操作過電壓及其防護(hù)
真空開關(guān)真空度測試儀的操作過電壓及其防護(hù)，斷路器的操作過電壓是由于電路中存在電感電容儲能元件，在開關(guān)操作瞬間釋放出能量，在電路中產(chǎn)生電磁振蕩而引發(fā)的。而真空斷路器由于具有高速滅弧能力，在切斷電路時，往往在電流過零前被強(qiáng)行開斷，在斷弧瞬間儲藏在負(fù)載內(nèi)的電感與電容之間的電磁能量轉(zhuǎn)換將在負(fù)載上產(chǎn)生過電壓，這比一般斷路器要突出，尤其在*先斷開相觸頭間，有可能因過電壓引起電弧重燃，而產(chǎn)生更大的過電壓。在感性負(fù)載中，這種過電壓幅值高，上升陡度快，頻率也高，這無疑對電動機(jī)等感性負(fù)載的絕緣是十分危險的，總之，真空斷路器不管出現(xiàn)那種過電壓都會對設(shè)備不利，嚴(yán)重地威脅著**生產(chǎn)運(yùn)行。
真空斷路器在開斷電動機(jī)等感性負(fù)載時產(chǎn)生的波陡度很大，幅值很高，直接威脅感性負(fù)載的匝間絕緣，是造成電動機(jī)等設(shè)備損壞的重要原因之一，故對真空斷路器操作過電壓抑制措施進(jìn)行研究是必要的，只有采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，從降低過電壓幅值和波陡度（du/dt）這兩方面考慮，就能有效抑制或減輕其危害，這對廣泛推廣真空斷路器的應(yīng)用將起到積極的推動作用。目前抑制過電壓的措施有兩種，一種是限制過電壓幅值的避雷器，另一種是降低過電壓振蕩頻率的阻容（R-C）過電壓吸收器。
一、真空開關(guān)真空度測試儀的操作過電壓及其防護(hù)，氧化鋅避雷器（MOA）
眾所周知，這種避雷器主要優(yōu)點(diǎn)是具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性，續(xù)流小，殘壓低，體積小，重量輕，安裝方便。但傳統(tǒng)的無間隙MOA在運(yùn)行中存在以下弊病: 1）熱老化問題 2）為降低放電后殘壓值，其持續(xù)運(yùn)行電壓選擇偏低，當(dāng)出現(xiàn)單相接地運(yùn)行時其承受√3倍的相電壓，致使荷電率上升，易損壞甚至爆炸 3）沖擊放電電壓和相間殘壓值偏高，不利于保持設(shè)備的相間絕緣。針對以上問題，一些廠家已推出有帶間隙的氧化鋅避雷器，筆者認(rèn)為在選用上應(yīng)優(yōu)先考慮。
1、帶串聯(lián)間隙的MOA。這種避雷器與傳統(tǒng)的閥式避雷器結(jié)構(gòu)差不多或基本相同。由于氧化鋅閥片具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性，續(xù)流非常小，一般在1mA以下，可以認(rèn)為無續(xù)流，另外，由于有串聯(lián)間隙存在，在正常運(yùn)行電壓下，氧化鋅可以不加考慮。另外這種MOA的殘壓值較低，可用于電力變壓器等耐壓水平較高的設(shè)備的過電壓防護(hù)。
配電用帶串聯(lián)間隙MOA和無間隙MOA的參數(shù)比較舉例:
類別 型號 系統(tǒng)額定電壓 持續(xù)運(yùn)行電壓 標(biāo)稱電流下*大殘壓 比較
無間隙 Y5WS-7.6 6 4 34.5 >29.694
Y3WD-12.7 10 6.6 57.5 >42.42
有間隙 Y5CS-7.6 6 4 27 <29.674
Y5CS-12.7 10 6.6 45 >42.42 來源:http://tede.cn
注: 變壓器絕緣耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（峰值）: 29.694kV(Un=6kV),42.42kV(Un=10kV)
2、帶并聯(lián)間隙的MOA。帶并聯(lián)間隙的結(jié)構(gòu)是將閥片分為主閥片RI和并聯(lián)閥片R2，R1和R2串聯(lián)，在R2上有并聯(lián)間隙G。在正常電壓下，G不放電，電壓加在R1和R2上，運(yùn)行**可靠，過電壓作用時，避雷器上的殘壓還未達(dá)到技術(shù)條件規(guī)定值之前，G放電，R2被短路，避雷器的殘壓完全由R1上的殘壓所決定，所以殘壓比較低，保護(hù)性能也比較好，用于保護(hù)電動機(jī)是適宜的。
3、保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用并聯(lián)間隙MOA與無間隙MOA的參數(shù)比較:
類別 型號 電機(jī)額定電壓 持續(xù)運(yùn)行電壓 標(biāo)稱電流下*大殘壓 比較
無間隙 Y3WD-7.6 6.3 4 19 >18.382
Y3WD-12.7 10.5 6.6 31 >29.694
有間隙 Y3BD-7.6 6.3 4 16.2 <18.382
Y3BD-12.7 10.5 6.6 26.4 <29.694
注: 高壓電機(jī)絕緣耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（峰值）: 18.382kV(Un=6.3kV),29.694kV(Un=10.5kV)
二、阻容保護(hù)器
阻容保護(hù)器是一種保護(hù)效果較好的措施，只要阻容參數(shù)選擇妥當(dāng)，就可降低恢復(fù)電壓上升陡度，降低振蕩頻率，減少負(fù)載波阻抗，就能有效降低過電壓幅值。電容C的作用，除可降低過電壓幅值外，主要用以減緩過電壓上升陡度，因?yàn)檫@種過電壓在極短時間內(nèi)發(fā)生，du/dt很大，容易造成電機(jī)進(jìn)線繞組匝間擊穿。所以要降低匝間電壓并使匝間電壓分布均勻。另外達(dá)到降低波阻抗，降低截流過電壓之目的。電阻R則起消耗高頻振蕩電能，抑止截流過電壓幅值的作用。由于負(fù)載等效電感和開關(guān)的截流值等參數(shù)難以查找和實(shí)測，難以準(zhǔn)確選擇阻容參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般吸收電容選0.1～0.3μF/相，吸收電阻選100～200Ω/相，功率以不小于100W為宜。但值得注意的是，如果R、C阻容參數(shù)選擇不當(dāng)，不但起不到保護(hù)作用，反而會起消極作用，甚至?xí)?dǎo)致過電壓幅值倍增，在小電流接地系統(tǒng)中，單相接地短路因R-C保護(hù)器電容電流太大而招致系統(tǒng)饋電回路跳閘。因此在選R-C電壓幅值抑止器時應(yīng)謹(jǐn)慎小心。
綜上所述，對于操作過電壓若采用避雷器保護(hù)方案，應(yīng)優(yōu)先用帶有間隙的MOA，選帶有串聯(lián)間隙的MOA保護(hù)變壓器，選帶有并聯(lián)間隙的MOA保護(hù)電機(jī)。若有條件，采用避雷器和R——C過電壓吸收器同時并用的保護(hù)方案是*為完善的，雖然初期投資大些，可這總比損失一臺設(shè)備的費(fèi)用要少得多。
