真空断路器操作过电压的防范措施

有关真空断路器操作过电压的防范措施，分析了过电压产生的机理，过电压的防范措施，使用截流值较低的断路器，使用过电压保护器等。

真空断路器操作过电压的防范措施

真空断路器具有灭弧电压低、灭弧能力强、分断速度快、开断容量大、使用寿命长、适应频繁操作等特点。

已在电力、冶金、化工等领域广泛应用。但真空断路器在开断过程中会产生过电压，若在运行中使用不当，也会造成断路器爆炸等事故，给安全生产带来重大影响。 

1 过电压产生的机理  

1.1 截流过电压

真空断路器在开断负载设备时，会在电流过零前提前熄弧，产生截流现象，即di/dt→ ，于是在负载设备上将感应出相应的截流过电压，即幅值与断路器的截流水平和负载特性有关。在同样负载下断路器的截流值越低，过电压幅值越小。 

1.2 多次重燃过电压

在真空断路器开断电气负载时，当灭弧室触头在工频电流过零时分离熄弧。由于断路　器触头开距小，在恢复电压的作用下将发生重燃。大家知道，对于电气负载均存在着L-C回路，电弧重燃将会在回路中出现高频电流。

在高频电流过零时，电弧又将熄灭。由于触头开距小，又会产生新的振荡，再次将触头间隙击穿，导致电弧多次重燃。这样，在回路中将会出现高电压，其过电压幅值随重燃次数增多而增高。这种重燃可能在开断过程中重复发生多次，其过电压值将较高。

实际上，过电压值受断路器动作瞬间工况的限制，但其电压幅值也在4倍相电压左右，对电器负载的绝缘将会造成危害。 

1.3 同时开断过电压

当真空断路器运用在开断电机回路时，由于断路器的截流现象，加上电机回路都存在着互感和电容，将引起电弧的重燃与高频振荡。

当第一相开断后，高频电流将通过相间互感和电容耦合到第二、第三相上与原有的高频电流叠加，形成三相电流同时过零点。

第一相熄弧时，强迫第二、第三相电弧强制截断，出现较高过电压。  

2 过电压的防范  

2.1 使用截流值较低的断路器

由于真空断路器的截流过电压与断路器的截流值有关，截流值越小其过电压幅值越小。而断路器的截流值与断路器触头材料有关，因此在断路器设计选型时应特别注意选择合适　的触头材料，以降低断路器的截流值，减少截流过电压。目前，灭弧室触头材料多为铜铬合金，截流值为1 A左右。 

2.2 使用R-C阻容回路吸收装置

真空断路器的多次重燃过电压，与负载回路中存在L-C振荡而出现高频电流有关，因此使用R-C阻容回路可有效地限制过电压。R-C回路不仅能限制截流过电压的幅值，而且可降低多次重燃过电压的上升陡度。 该装置由电阻和电容构成。

电阻R的作用是增大衰减系数，消耗高频振荡电能，电容C的作用是限制过电压波头陡度。但使用R-C阻容回路不能完全吸收过电压产生的能量。 如：6 kV系统所能承受的过电压值Uq约为 15 kV，取断路器的截流值Ij=1A；动作时间Td= 2ms；则其过电压产生的能量为： Qc=Ij×Uq×Td=1×15×2=30J 取R=100 ? U=12kV C=0.2 礔，则R-C回路所能吸收的能量为： Qx=1/2×C×U×U=1/2×0.2×12× 12=14.4J 可见，过电压产生的能量R-C装置不能全部吸收。

当然增大电容C，过电压值将明显下降。但目前大电容质量尚有问题，因此C值一般取0.1～0.2礔。 

2.3 使用过电压保护器

过电压保护器能较好的限制过电压。

目前较普遍使用氧化锌避雷器作为过电压保护器。但氧化锌避雷器对于小电流接地系统还存在一些问题：一是运行电压偏低；二是承受不住间歇性过电压和谐波过电压；三是不能很好地发挥氧化锌避雷器的优势。

在电动机回路使用氧化锌避雷器时，因其接在相与地之间，其保护范围是相与地之间的过电压。而电机回路的过电压存在于相与相之间，因此它不能很好地保护电机绝缘。采用组合型避雷器，可有效地限制过电压，达到理想的保护效果。