重慶凱帆機電技術(shù)有限責(zé)任公司

目前，真空開關(guān)和SF6開關(guān)是無油開關(guān)的兩大主導(dǎo)產(chǎn)品，它們在性能上相去無幾，但真空開關(guān)無SF6的溫室效應(yīng)問題，其工藝水平適合我國企業(yè)的制造現(xiàn)狀，價格相對較低。所以，真空開關(guān)的生產(chǎn)量與使用量遠高于SF6開關(guān)，非凡是10kV戶內(nèi)產(chǎn)品中，真空開關(guān)已占絕對優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計，1996年10kV級無油開關(guān)中，真空開關(guān)約占70。隨著城網(wǎng)開關(guān)無油化改造和真空開關(guān)的大量應(yīng)用，其操作過電壓問題已日益突出，必須予以關(guān)注并采取相應(yīng)的解決措施。1真空開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點

真空開關(guān)的觸頭是在密封的真空腔內(nèi)分、合電路的，觸頭切斷電流時，僅有金屬蒸汽離子形成的電弧，而無氣體的碰撞游離，因金屬蒸汽離子的擴散及再復(fù)合過程非常迅速，從而能快速滅弧和恢復(fù)原來的真空度，可經(jīng)受多次分、合閘而不降低開斷能力。其主要特點如下：

(1)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，動作快，分、合閘所需功率小。

(2)電氣、機械壽命長，觸頭壽命一般比少油開關(guān)長50倍，維修工作量少。

(3)開斷容量大，答應(yīng)開斷次數(shù)多，適合于頻繁操作的場合。

(4)不產(chǎn)生高壓氣體及有毒氣體，無火災(zāi)及爆炸危險，不污染環(huán)境。

(5)開斷小電感電流時輕易發(fā)生截流過電壓及電弧重燃過電壓。通常從加強運行治理和采取防護措施兩方面來抑制操作過電壓，以保證電網(wǎng)的安全運行。

2真空開關(guān)的操作過電壓

(1)截流過電壓真空開關(guān)切除電感電路并在電流過零前使電弧熄滅而感生很高的電壓——截流過電壓?，F(xiàn)以切斷空載變壓器為例，分析發(fā)生過電壓的機理及相關(guān)因素。

附圖為空載變壓器的暫態(tài)等值電路，其中Vs為電源電壓，QF為真空開關(guān)，GT為變壓器繞

組對地電容，LT為變壓器激磁電感。設(shè)QF斷開的電流為i，則斷開前儲存在變壓器繞組中的電磁能量為WC=12LTi2，儲存在GT中的電場能量為WL=12GTU2，其中U為對應(yīng)于i的截流電壓。當(dāng)QF切除電路并快速滅弧時，電源即與負(fù)載完全分離，電磁能WL與電場能WC便互相轉(zhuǎn)換，形成振蕩，電容電壓達到最大值Um時的能量為

12CTU2m=12CTU2 12LTi2

即Um=U2 LTCTi2

可知影響截流過電壓Um的主要因素為：

①電感LT越大，過電壓越高。

②電容CT越小，過電壓越高。

③電流i越大，過電壓越高。而截流值i的大小還與觸頭材料有關(guān)。

(2)電弧重燃過電壓真空開關(guān)若在電流接近過零前切除電感電路(為附圖中的空載變壓器)，當(dāng)電流過零時，CT與LT將發(fā)生能量振蕩，CT中的電場能量全部轉(zhuǎn)換成磁場能量使LT的電壓UL升高。因振蕩頻率f0遠大于50Hz，電源相對于高頻振蕩可看成近似直流，按最危險考慮，設(shè)Us=-Ｕsm，觸頭間的恢復(fù)電壓Un=Us-ＵL將達到較高值，若此時觸頭開距很小，觸頭間的介質(zhì)擊穿電壓低于恢復(fù)電壓，觸頭間隙便被擊穿使電弧重燃。于是電源又對LT及CT補充能量，其電壓與重燃前電壓相疊加。當(dāng)電流過零時，電弧再次熄滅，若間隙擊穿電壓仍小于恢復(fù)電壓，間隙再次被擊穿重燃，造成電壓多次疊加而產(chǎn)生很高的電弧重燃過電壓。

3過電壓的防護

過電壓防護是從技術(shù)上防止、抑制其數(shù)值在答應(yīng)的范圍，以減小過電壓對電氣設(shè)備的危害和提高供配電系統(tǒng)的可靠性。常用的防護措施如下：

(1)降低截流值，從根本上降低截流過電壓。適當(dāng)加大觸頭開距，以抑制電弧重燃過電壓。

(2)裝設(shè)R—C吸收器。若電阻及電容參數(shù)選擇合適，既可降低過電壓幅值，又可減緩過電壓的上升陡度。一般每相電容值取01～02μF，電阻值取100～200Ω，功率不小于200W。這是常用的一種方法。

(3)設(shè)置R—L保護器。將電阻R與鐵心電感L并聯(lián)后串接于開關(guān)與電纜之間。正常時鐵心飽和電感值較小，壓降及損耗都很低，不影響負(fù)載的工作。當(dāng)發(fā)生電弧重燃振蕩時，高頻電流使鐵心電抗增大，抑制過電壓，電阻則起阻尼及限流作用。

(4)采用氧化鋅避雷器MOA。MOA實際上是一個非線性壓敏電阻，在工作電壓下呈極大電阻，漏電流為微安(μA)級，不影響電網(wǎng)運行。過電壓時，其阻值劇降并呈穩(wěn)壓特性，一般可將過電壓限制在2倍相電壓以下，且閥片間有一定電容量，對殘壓的突變有抑制作用。