目前,真空開關和SF6開關是無油開關的兩大主導產(chǎn)品,它們在性能上相去無幾,但真空開關無SF6的溫室效應問題,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,真空開關的生產(chǎn)量與使用量遠高于SF6開關,特別是10kV戶內產(chǎn)品中,真空開關已占絕對優(yōu)勢。據(jù)統(tǒng)計,1996年10kV級無油開關中,真空開關約占70%。隨著城網(wǎng)開關無油化改造和真空開關的大量應用,其操作過電壓問題已日益突出,必須予以關注并采取相應的解決措施。
1真空開關的結構特點
真空開關的觸頭是在密封的真空腔內分、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合過程非常迅速,從而能快速滅弧和恢復原來的真空度,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)結構緊湊,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長50倍,維修工作量少。
(3)開斷容量大,允許開斷次數(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,無火災及爆炸危險,不污染環(huán)境。
(5)開斷小電感電流時容易發(fā)生截流過電壓及電弧重燃過電壓。通常從加強運行管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真空開關的操作過電壓
(1)截流過電壓真空開關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,GT為變壓器繞
組對地電容,LT為變壓器激磁電感。設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為對應于i的截流電壓。當QF切除電路并快速滅弧時,電源即與負載完全分離,電磁能WL與電場能WC便互相轉換,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
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