最火浅谈真空开关的操作过电压及其防护

浅谈真空开关的操作过电压及其防护

断路器的操作过电压是由于电路中存在电感电容储能元件，在开关操作瞬间释放出能量，在电路中产生电磁振荡而引发的。而真空断路器由于具有高速灭弧能力，在切断电路时，往往在电流过零前被强行开断，在断弧瞬间储藏在负载内的电感与电容之间的电磁能量转换将在负载上产生过电压，这比一般断路器要突出，尤其在最先断开最近几年来相触头间，有可能因过电压引起电弧重燃，而产生更大的过电压。在感性负载中，这种过电压幅值高，上升陡度快，频率也高，这无疑对电动机等感性负载的绝缘是十分危险的，总之，真空断路器不管出现那种过电压都会对设备不利，严重地威胁着安全生产运行。

真空断路器在开断电动机等感性负载时产生的波陡度很大，幅值很高，直接威胁感性负载的匝间绝缘，是造成电动机等设备损坏的重要原因之一，故对真空断路器操作过电压抑制措施进行研究是必要的，只有采取适当的保护措施，从降低过电压幅值和波陡度（du/dt）这两方面考虑，就能有效抑制或减轻其危害，这对广泛推广真空断路器的应用将起到积极的推动作用。目前抑制过电压的措施有两种，一种是份子运动具有明显的松弛特性的原因限制过电压幅值的避雷器，另一种是降低过电压振荡频率的阻容（R——C）过电压吸收器。

一、氧化锌避雷器（MOA）

众所周知，这种避雷器主要优点是具有非常优良的非线性伏安特性，续流小，残压低，体积小，重量轻，安装方便。但传统的无间隙MOA在运行中存在以下弊病：

1）热老化问题;

2）为降低放电后残压值，其持续运行电压选择偏低，当出现单相接地运行时其承受√3倍的相电压，致使荷电率上升，易损坏甚;

3）冲击放电电压和相间残压值偏高，不利于保持设备的相间绝缘。针对以上问题，一些厂家已推出有带间隙的氧化锌避雷器，笔者认为在选用上应优先考虑。

1、带串联间隙的MOA。这种避雷器与传统的阀式避雷器结构差不多或基本相同。由于氧化锌阀片具有非常优良的非线性伏安特性，续流非常小，一般在1mA以下，可以认为无续流，另外，由于有串联间隙存在，在正常运该产品利用石墨烯的高导电、超细及可分散性的特点行电压下，氧化锌可以不加考虑。另外这种MOA的残压值较低，可用于电力变压器等耐压水平较高的设备的过电压防护。

配电用带串联间隙MOA和无间隙MOA的参数比较举例：

类别 型号 系统额定电压 持续运行电压 标称电流下最大残压 比较

无间隙 Y5WS-7.6 6 4 34.5 >29.694

Y3WD-12.7 10 6.6 57.5 >42.42

有间隙 Y5CS-7.6 6 4 27 42.42

注: 变压器绝缘耐压试验标准（峰值）: 29.694kV(Un=6kV),42.42kV(Un=10kV)

2、带并联间隙的MOA。带并联间隙的结构是将阀片该方案可以使胶粘剂活化温度可以由90度降落到45度分为主阀片RI和并联阀片R2，R1和R2串联，在R2上有并联间隙G。在正常电压下，G不放电，电压加在R1和R2上，运行安全可靠，过电压作用时，避雷器上的残压还未达到技术条件规定值之前，G放电，R2被短路，避雷器的残压完全由R1上的残压所决定，所以残压比较低，保护性能也比较好，用于保护电动机是适宜的。

3、保护旋转电机用并联间隙MOA与无间隙MOA的参数比较：

类别 型号 电机额定电压 持续运行电压 标称电流下最大残压 比较

无间隙 Y3WD-7.6 6.3 4 19 >18.382

Y3WD-12.7 10.5 6.6 31 >29.694

有间隙 Y3BD-7.6 6.3 4 16.2