(2)三相同時(shí)截流過(guò)電壓。
從物理角度而言,圖(1)中,斷路器K開斷后,L、C電路中定會(huì)產(chǎn)生高頻率的能量振蕩。在截流初始,恢復(fù)電壓因高頻振蕩上升較快,此時(shí)斷路器觸頭間抗電強(qiáng)度有限,觸頭間易發(fā)生電弧重燃,電容C上的電荷就要通過(guò)C—Lk—Cs回路進(jìn)行高頻放電,該高頻電流過(guò)零時(shí),電弧又熄滅,接著又可能多次出現(xiàn)重燃又熄弧的過(guò)程。所以在某些情況下,如開斷感性小電流時(shí),觸頭間的重燃相當(dāng)于自動(dòng)的放電間隙,限制了過(guò)電壓幅值。另一方面,當(dāng)電抗器與斷路器通過(guò)三相電纜聯(lián)接時(shí),其電纜芯線間有相間互電容和互電感,使得當(dāng)一相開斷截流而產(chǎn)生過(guò)電壓和重燃時(shí),其暫態(tài)高頻電流通過(guò)電磁耦合至其它兩相同時(shí)感應(yīng)出一個(gè)高頻電流。該高頻電流與原有的工頻電流疊加,其結(jié)果可使兩相電流瞬間過(guò)零而被截?cái)?。?duì)于50Hz的工頻而言,上述高頻振蕩過(guò)程極快,可視為三相同時(shí)截流,即在三相中同時(shí)產(chǎn)生截流過(guò)電壓,且在后兩相中的截流值可能很大,從而產(chǎn)生很高的過(guò)電壓。
(3)高頻重燃過(guò)電壓。
此處討論的高頻重燃過(guò)電壓,是基于真空斷路器切斷較大電流且并未發(fā)生截流時(shí)出現(xiàn)的多次重燃。
根據(jù)圖1,當(dāng)工頻電流過(guò)零時(shí),真空斷路器開斷熄弧,電容C即向電感L放電,開始振蕩,觸頭間出現(xiàn)恢復(fù)電壓Uh,當(dāng)電壓等于斷路器恢復(fù)強(qiáng)度時(shí),發(fā)生第一次重燃;當(dāng)振蕩電壓第一次達(dá)到幅值時(shí),其值應(yīng)為U1=Em(電源電勢(shì))+Uh,此時(shí)振蕩電流第一次過(guò)零,再次熄弧,但電流值已非初次開斷時(shí)的零值,即高頻電流幅值大于工頻電流瞬時(shí)值。如此反復(fù),振蕩電流不斷升高,振蕩最高電壓不斷加大,過(guò)電壓可達(dá)極高幅值。雖然振蕩必將衰減至穩(wěn)態(tài)值,但已可能對(duì)設(shè)備絕緣產(chǎn)生嚴(yán)重危害。
2抑制操作過(guò)電壓的措施
由上文分析可知,對(duì)電抗器操作過(guò)電壓的抑制措施,主要從降低過(guò)電壓出現(xiàn)的機(jī)率、抑制過(guò)電壓幅值和降低過(guò)電壓陡度等幾方面入手,具體措施總結(jié)如下:
(1)采用低電涌真空滅弧室斷路器:
由于真空斷路器開斷電抗器時(shí),必然帶來(lái)截流過(guò)電壓?jiǎn)栴},且電抗器的損耗相對(duì)較小,對(duì)減小過(guò)電壓不利,因此在選用合分設(shè)備時(shí),應(yīng)注意考慮斷路器的截流性能,選取低截流值的真空斷路器;若截流值太高,應(yīng)考慮在斷路器上加裝并聯(lián)電阻,從而達(dá)到合理選擇設(shè)備參數(shù),降低過(guò)電壓出現(xiàn)機(jī)率的目的。
(2)采用避雷器:
選用金屬氧化物避雷器,具有理想的伏安特性。它不僅能防止雷電引起的外部過(guò)電壓,而且能抑制因開斷電抗器引起的內(nèi)部操作過(guò)電壓。因?yàn)樵谡_\(yùn)行低電場(chǎng)強(qiáng)度下,其電阻率為1010~1011Ωm,漏電流極小,相當(dāng)于一絕緣體;而當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到106~107V/m時(shí),其電阻率迅速下降至低電阻狀態(tài),因而可使過(guò)電壓能量迅速泄放,達(dá)到限制過(guò)電壓進(jìn)一步升高的目的。
金屬氧化物避雷器與閥式避雷器相比,不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小,通流容量大,使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì),而且由于其非線性特性,殘壓低,抑制過(guò)電壓能力強(qiáng),動(dòng)作電流也比閥式避雷器偏低,對(duì)大氣過(guò)電壓和操作過(guò)電壓均能起到保護(hù)作用。此外,它對(duì)電涌陡度響應(yīng)快,能吸收任何波形的流涌電壓,無(wú)間隙,無(wú)工頻續(xù)流,避免了工頻放電電壓的不穩(wěn)定性和沖擊放電電壓的分散性。所以金屬氧化物避雷器是較理想的保護(hù)操作過(guò)電壓元件。