操作过电压的探讨

在电网中运行的真空断路器的操作过电压
一. 问题提出部分
真空断路器以其所具有的优越性在中压开关设备领域内独占鳌头，在国内外得到最广泛的应用和发展。由于电路中存在着电感、电容等储能器件，在开关操作瞬间放出能量在电路中就会产生电磁振荡。所以如果系统保护措施不力或者操作不当时，就可能出现截流、重燃或三相同时截流等原因引起的过电压。要解决过电压这个问题除了从断路器性能的改进方面着手解决之外，主要还是从改变真空断路器的运行条件，即在线路上采取措施，使得在操作时发生截流、重燃或三相同时截流时能将过电压限制在允许的水平。目前解决的方法通常有两种：一种是用限制过电压幅值的避雷器；另一种是用降低以至消除振荡过电压的RC装置。两者各有所长，最好是将两者并连起来使用，对过电压的抑制和保护会有更好的效果。
二.操作过电压的类型以及产生
1\ 截流过电压

真空断路器极好的熄弧性能，在开断时可以使小电流真空电弧在过零前就会熄灭。正是由于电流的突然过零，而产生了截流过电压。

截流过电压有以下特点：
(1). 截流过电压的高低与真空断路器的截流值Ic的大小有关，Ic愈大，过电压值愈高。CuCr触头的使用大大减小了截流值Ic，通常只有3A,保证不超过5A；
(2). 试验和统计证明，当开断电流超过一定值（六百安），截流值Ic就变得非常低。而开断电流越小时，Ic值有可能很大，因此在开断电流小的场合尤其要注意过电压的保护；
(3). 电动机和变压器容量越小，过电压越高。这一方面是因为开断电流较小，另一方面时因为回路中的电容较小、电感较大所致。尤其是开断空载变压器是非常危险的，因为当变压器带有负载时，回路的波阻抗很小；
(4). 实测和统计证明，回路电缆长度在50～200米范围内过电压最高，而大多数情况下从开关柜电动机的电缆长度正好在这之间，要做好防备工作；
(5). 截流过电压的高低具有随机性，对于低截流水平的断路器，不能排除出现高过电压倍数的可能性。特别使频繁地操作感性负载，一定要注意过电压保护措施。
2. 多次重燃过电压
多次重燃过电压是典型的谐振过电压，是由于弧隙发生多次重燃，电源多次向回路中电容进行充电而产生的。在开断过程中，由于相位差的原因，其中一相必然在过零前先开断。此时，触头一侧为工频电源，另一侧则为高频振荡，触头电压为两者之和。触头开距小，触头间耐压不充分而将发生第一次重燃，电源向回路电容充电。回路参数决定了重燃时流过的高频电流的频率高达105~106HZ，充放电振荡过程决定了重燃过电压高于截流过电压。发生了第一次重燃又熄弧后，断路器的恢复电压上升更高，在极短的时间内触头开局尚不够大，很可能会发生第二次重燃。再熄弧，以致发生多次重燃现象。每一次重燃都是在前一次的基础上发生的，导致恢复电压在极短的时间内上升到非常高。
3. 三相同时截流过电压
三相同时开断过电压是由于断路器首先开断相弧隙产生重燃时，流过该弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的高频电流迅速过零而产生的。以图4为例，如果首开相A在其开断时发生重燃，则在电源通过弧隙A向CD和CD’充电时，流过弧隙A的高频振荡电流ig将通过CD和CD’同时流过弧隙B和C。随着弧隙A电弧电压增高，ig的幅值也增大，使得弧隙B和C中的电流强制过零而熄弧。电路的三相发生等效截流，并过渡为多次重燃过程，出现很高的过电压，这就是三相同时截流过电压。
三\常见的两种果电压保护措施
1. RC保护
RC保护器的工作原理就是用它来改变电路的工作状态，让振荡电路变成无振荡电路，以此来拟制电路的操作过电压。多年来，人们发现工业用真空断路器电路中的L0和C0大致有一个范围，可以用一种或少数几种规格的RC保护器，就能使绝大多数真空断路器操作过电压振荡的频率接近50Hz，其幅值将至约电源电压峰值的2倍以下，从而保障电路安全运行。在没有加装RC保护的运行现场测得的真空断路器操作过电压振荡的幅值达电源电压幅值的5～6倍，甚至更高。由此可以看出RC保护在电力系统中的重要性。
2. ZnO避雷器
用ZnO避雷器主要对过电压的幅值有抑制作用，对大多数雷击过电压有保护作用。它有很好的非线性、动作快、体积小、重量轻、结构简单、价格便宜以及维护方便等特点，在电力系统中得到广泛应
四.个人结论
由于电力系统自身的特点，以及断路器良好的开断能力等原因，出现操作过电压在所难免。过电压的产生可能直接对真空灭弧室、绝缘件以及系统中的设备产生破坏，甚至导致严重事故。分析事故时，往往把原因归结到被破坏的真空灭弧室或者被破坏的绝缘件上，但事实并非如此。自然雷击的能量非常大，会对整个系统产生更大的破坏。因此，系统中的过电压保护非常重要，一定要引起高度重视。最好是将避雷器和RC装置两者并连起来使用，对过电压的抑制和保护会有更好的效果。
1.操作过电压危及电气设备的安全运行，应采取保护措施。在条件允许的情况下，最好采用RC保护与避雷器的并联使用，这样对系统的保护更全面彻底；
2. 多次重燃过电压和三相同时开断过电压的幅值高、频率高、陡度高、危害大，必须采用专用保护设备以保护；
3. 氧化锌避雷器仅能限制过电压幅值，不能改变频率和陡度，不能保护相间绝缘，存在一些缺陷，最好和RC保护器并联使用为宜；
4. 分析、实验和实践证明，RC吸收器是一种“防病治本”的理想保护设备。但在确定电网中性点接地方式和选择中电阻阻值时，应注意其增大接地电容电流的副作用；
５. 在各种不同类型的电路中真空断路器的操作都会使电路中产生过电压。不同性质的电路的不同工作状态，出现的操作过电压的波形和幅值都是不同的，其原理也是不同的；
６. 在电感性负荷电路中真空断路器的操作会产生高频振荡，最高值约为电源峰值的4.5倍；
７. 电容性电路中真空断路器操作过电压小于电源电压峰值的2倍；
８. 电容电感串接电路是最危险的，这种电路有可能出现高于电源电压峰值6倍以上的操作过电压；
９. 断路器前后两侧都会有操作过电压产生，同样都需要采取保
可能有很多不对的地方,欢迎大家来讨论,谢谢(有一些辅助波形图贴不出来,很遗憾)