隨著電力系統(tǒng)電網(wǎng)的不斷擴(kuò)大,為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和供電質(zhì)量,電網(wǎng)中、特別是在樞紐變電所,其低壓側(cè)均裝設(shè)了用于無功調(diào)節(jié)的電抗器組。這種設(shè)備,出于其調(diào)節(jié)功能的需要,通常是投切頻繁,同時(shí),受安裝場地等客觀因素的影響,在其開斷設(shè)備的選擇上,具有滅弧能力強(qiáng)、觸頭損耗小、開斷次數(shù)多、維護(hù)少、檢修周期長等優(yōu)點(diǎn)的真空斷路器,成為設(shè)計(jì)優(yōu)選方案。電抗器屬于儲(chǔ)能元件,在運(yùn)行操作過程中,由于其工作狀態(tài)發(fā)生變化,可能產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓的操作過電壓。真空斷路器是采用真空作為滅弧介質(zhì),在開斷電抗器時(shí),其操作電壓產(chǎn)生的機(jī)理和類型,與油斷路器有所不同。
1產(chǎn)生操作過電壓的原因
真空斷路器開斷電抗器時(shí),操作過電壓一般可分為:截流過電壓、三相同時(shí)截流過電壓和高頻重燃過電壓三種。另外,由于斷路器的制造工藝問題,在合閘時(shí)發(fā)生彈跳,引起操作過電壓的情況則更為復(fù)雜。
(1)截流過電壓。
?、佼a(chǎn)生的原因是因真空斷路器滅弧能力強(qiáng),在開斷電抗器時(shí),可能在電流到達(dá)零點(diǎn)之前發(fā)生強(qiáng)制熄滅,這就是斷路器的截流。此時(shí)有大的電流變化率而電抗器側(cè)壓降UL=L,即形成過電壓。
?、谟绊懡亓鬟^電壓大小的因素,根據(jù)理論計(jì)算,截流過電壓倍數(shù)Kn可用下式表出:
式中ηm——磁能轉(zhuǎn)化為電場能的損耗系數(shù),小于1
fo——自振頻率,大小為2π
f——工頻50Hz
α——截流相角
由此可見,影響過電壓倍數(shù)的兩個(gè)主要因素為:
a.電抗器電感的大小及外部聯(lián)線與電氣設(shè)備的雜散電容大??;
b.截流角度α,當(dāng)α→90°,即電流在接近峰值處被截?cái)啵^電壓倍數(shù)達(dá)最大值,過電壓現(xiàn)象最為嚴(yán)重。
對(duì)于真空斷路器而言,其截流水平也直接影響操作過電壓倍數(shù),而截流水平又與真空滅弧室的制造工藝及斷路器服務(wù)對(duì)象有關(guān)。強(qiáng)滅弧能力的真空斷路器,在開斷小電流時(shí),截流過電壓產(chǎn)生的機(jī)率較高,對(duì)于大電流負(fù)載則可能不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。