和限制捎施。

　　金有限公司總經(jīng)理助理兼生產(chǎn)部部長(zhǎng)，從事生產(chǎn)技術(shù)管理和科研工作。

　　前言真空開(kāi)關(guān)投人冶金工業(yè)應(yīng)用后，特別是近年來(lái)的不斷完善，使其得以十分廣泛的利用，因其具有下列優(yōu)點(diǎn)：燃弧時(shí)間短：用真空作為主觸頭間的絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，其滅弧能力很強(qiáng)，在觸頭剛分離后，電流第一次過(guò)零時(shí)即切斷電流；體積小、重量輕：只是一般少油開(kāi)關(guān)體積的三分之一左右，其重量也只有少油開(kāi)關(guān)的二分之一，原因是真空有極篼的絕緣強(qiáng)度和很小的觸頭開(kāi)距；壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單、工作量少：尤其是適用于頻繁操作，如冶金企業(yè)的電爐變壓器控制；操作功率小，操作時(shí)的噪聲及振動(dòng)都小；不僅能開(kāi)斷工頻，而且開(kāi)斷高頻電流的能力很強(qiáng)；真。空開(kāi)關(guān)中沒(méi)有油，故沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)。使得工作環(huán)境干凈，不會(huì)危及工作人員及附近的易爆物。

　　真空開(kāi)關(guān)的主要缺點(diǎn)是：在某些場(chǎng)合操作過(guò)電壓較高，價(jià)格較貴。用真空開(kāi)關(guān)開(kāi)斷電爐變壓器時(shí)，可能產(chǎn)生幅值很篼的過(guò)電壓，危及主絕緣和匝間絕緣，減少變壓器的使用壽命。

　　1開(kāi)斷空載電爐變壓器的過(guò)電壓開(kāi)關(guān)設(shè)備在開(kāi)斷和關(guān)合電路時(shí)，由于電路狀態(tài)的突然改變，而造成操作過(guò)電壓。由于弧后真空介質(zhì)恢復(fù)速度很高，因此真空開(kāi)關(guān)具有開(kāi)斷高頻電流的能力。它在開(kāi)斷電流時(shí)，可能因截流造成過(guò)電壓，也可能因重燃和切高頻電流反復(fù)出現(xiàn)造成過(guò)電壓。

　　開(kāi)關(guān)合閘時(shí)，在觸頭間距很小，快要接觸時(shí)產(chǎn)生予擊穿過(guò)電壓以及由于觸頭接觸后發(fā)生彈跳，在彈跳過(guò)程中又發(fā)生截流和重燃，這就是產(chǎn)生合閘過(guò)電壓。可見(jiàn)合閘過(guò)電壓其實(shí)質(zhì)仍然是截流和重燃切斷電流而造成的，因此切斷電路的過(guò)電壓即能作為操作過(guò)電壓的代表。其他開(kāi)關(guān)設(shè)備也具有類(lèi)似的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，只是真空開(kāi)關(guān)切斷高頻電流能力強(qiáng)，截流水平較高，在某些場(chǎng)合下比較嚴(yán)重而已。

　　1.1截流過(guò)電壓真空開(kāi)關(guān)發(fā)展初期，截流過(guò)電壓曾是很?chē)?yán)重的，因?yàn)槟菚r(shí)是采用截流水平很高的鎢、鉬作為觸頭材料，而現(xiàn)在的觸頭材料截流水平很低，已經(jīng)不成為什么問(wèn)題了。h 1.1.1截流過(guò)電壓產(chǎn)生的原因I，在電感回路中（見(jiàn)），電流截?cái)嘀琇中的電流為/，當(dāng)真空開(kāi)關(guān)S中的電流從/.突然降到零時(shí)，電感i中的電流不能突變，繼續(xù)向電容C中充電，使得電容電壓升高。

　　從能量轉(zhuǎn)換觀點(diǎn)看，發(fā)生截流時(shí)，電感、電容中都儲(chǔ)存著一定能量，電感i和電容c中儲(chǔ)存的能量分別為：JTfl/2/02L，ITC=l/2（￡m2cs2wC，這些能量全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙菽芰浚礊樨?fù)載側(cè)可能出現(xiàn)的比較大電壓i Ce2?1/2講+1/2（￡n2cos2wC0當(dāng)coso=l時(shí)，比較大電壓為可見(jiàn)截流過(guò)電壓是電感中儲(chǔ)存的能量向分布電容轉(zhuǎn)移造成的。截流前后電壓波形如所示。

　　就空載變壓器而言，回路的特征阻抗/很大。約數(shù)十千歐，即使/.很小，1~2A對(duì)10kV線路/02i/即比較大電壓可簡(jiǎn)化為eraV；即幅值正比于截?cái)嚯娏?和負(fù)載側(cè)特征阻抗之積。

　　1.1.2切斷空載變壓器的截流過(guò)電壓切斷空載變壓器即切斷變壓器的勵(lì)磁電流，因勵(lì)磁電流不大，所以容易截?cái)啵蛰d變壓器相當(dāng)一個(gè)大電感，特征阻抗很大，理論上是要產(chǎn)生很高的截流過(guò)電壓，但實(shí)際上由于能量轉(zhuǎn)移要消耗一部分電壓，觸頭間隙在恢復(fù)電壓上升過(guò)程中發(fā)生擊穿對(duì)過(guò)電壓有抑制作用，因此，過(guò)電壓的實(shí)際值要比理論值小得多，只有理論值的40%左右。

　　真空開(kāi)關(guān)與變壓器之間用電纜連接要比用架空線連接產(chǎn)生的截流過(guò)電壓要小，因?yàn)殡娎|有較大的分布電容，負(fù)載側(cè)波阻抗W下降了。

　　變壓器的容量與截流過(guò)電壓的關(guān)系是：容量越大，截流過(guò)電壓幅值越小。原因是容量大勵(lì)磁電流大，可能出現(xiàn)截流值越夫。另一方面容量大，勵(lì)磁電感減小，分布電容大，所以特征阻抗隨勵(lì)磁電流增大而急劇減小，其特征阻抗與勵(lì)磁電流乘積越小，因此截流過(guò)電壓值小。

　　1.2多次重燃時(shí)造成的電壓級(jí)升1.2.1發(fā)生電壓級(jí)升的原因發(fā)生重燃，產(chǎn)生電壓級(jí)升的根本原因是真空開(kāi)關(guān)具有開(kāi)斷高頻電流的能力，當(dāng)觸頭正好在電流過(guò)零點(diǎn)前很短時(shí)間內(nèi)分離，觸頭剛分離時(shí)，電流很快過(guò)零，真空電弧熄滅，這時(shí)觸頭之間的間隙很小，不能承受恢復(fù)電壓，發(fā)生重?fù)舸舸┻^(guò)程中流過(guò)觸頭間隙的電流含有高頻分量，如果高頻分量的幅值大于工頻電流瞬時(shí)值的話，就會(huì)出現(xiàn)高頻電流零點(diǎn)，高頻電流零點(diǎn)被切斷，切斷后回路電容和電感可能發(fā)生高頻振蕩，產(chǎn)生高電壓，這一電壓再一次擊穿觸頭間隙，并再一次在高頻電流零點(diǎn)切斷電流，產(chǎn)生更高的電壓，擊穿反復(fù)發(fā)生，電壓不斷提高，隨著擊穿次數(shù)增加，負(fù)載回路中儲(chǔ)存的能量就越大，假如在某一次擊穿后，不再擊穿，那么儲(chǔ)存的能量全部轉(zhuǎn)移到電容C中，即產(chǎn)生很高的過(guò)電壓（等值電路見(jiàn)）。

　　離頻重?fù)舸┦遣粫?huì)無(wú)限重復(fù)下去的，因?yàn)橛|頭開(kāi)距在重復(fù)擊穿過(guò)程中是不斷增大的，耐壓水平也不斷提高，當(dāng)耐壓達(dá)到一定數(shù)值后，電感中的電流就比以前小了，負(fù)載屮的儲(chǔ)存能量也減小了，比較后負(fù)載側(cè)的過(guò)電壓小于觸頭間的耐壓強(qiáng)度，則重?fù)舸┎辉侔l(fā)生，電壓級(jí)升終止。由于過(guò)電壓幅值受到觸頭耐壓的限制，它不可能很高，但它的鐸率卻很高，振蕩是在Cs-1-r-S-C回路中，角頻率為：圖中前半部分為高頻重燃，后半部分頻率相當(dāng)于載流過(guò)電壓頻率。

　　2操作過(guò)電壓的限制措施由前所述，用真空開(kāi)關(guān)開(kāi)斷空載電爐變壓器將產(chǎn)生幅值很高、陡度很大的操作過(guò)電壓，對(duì)主絕緣及匝間絕緣都有很大危害。

　　為了保證電爐變壓器安全運(yùn)行及正常工作壽命，必須采取保護(hù)措施，曾對(duì)三臺(tái)電爐變壓器進(jìn)行試驗(yàn)中采用了R-C阻容吸收裝置及氧化鋅避雷器保護(hù)裝置，并收到了很好的效果。是真空開(kāi)關(guān)加裝保護(hù)后開(kāi)斷空載電爐變壓器過(guò)電壓概率曲線。

　　因?yàn)槟妇€電感很小，所以c很高，可達(dá)1MHz. 1.2.2重燃產(chǎn)生的條件一般情況不易產(chǎn)生重燃，它要有下面條件依次發(fā)生才可能：觸頭必須在電流零點(diǎn)前很短時(shí)間內(nèi)分離。工鐸電流必須在零點(diǎn)斷開(kāi)，不出現(xiàn)明顯截流。

　　重燃時(shí)回路產(chǎn)生高鐸大電流，能出現(xiàn)高頻電流零點(diǎn)，高頻幡值必須大于工頻瞬時(shí)值。

　　高頻電流的幅值和頻率必須在真空開(kāi)關(guān)斷開(kāi)能辦范圍內(nèi)。發(fā)生重燃回路是不多的，但在某些場(chǎng)合下卻非常易發(fā)生，如切斷電機(jī)的起動(dòng)電流，電爐爐料發(fā)生陷落時(shí)，電爐電極觸碰爐底時(shí)，切斷變壓器過(guò)載電流時(shí)可能發(fā)生重燃電壓級(jí)升，在正常負(fù)載下不易發(fā)生。是真空開(kāi)關(guān)切斷3MVA電爐變壓器時(shí)重燃過(guò)電壓示波圖。

　　由圖可見(jiàn)，如不采取限制措施，比較高可達(dá)7U+，而采取措施后，可限制在3U+以下。

　　2.1并聯(lián)R-C阻容吸收裝置在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)開(kāi)斷3MVA電爐變壓器時(shí)，曾發(fā)生篼鐸重燃過(guò)電壓，對(duì)這種過(guò)電壓只加并聯(lián)電容是不行的，必須在電容中串人適當(dāng)電阻，從而衰減、阻止篼頻振蕩發(fā)生，因?yàn)榇穗娮韬螅哳l電流很快衰減，限制了它的幅值，不能形成篼頻電流零點(diǎn)，加了電容可以降低過(guò)電壓前沿陡度的作用。

　　按負(fù)載設(shè)備沖擊耐壓水平選擇。

　　相關(guān)資料指出，適用變壓器負(fù)載的電阻選擇為（見(jiàn)）：100ft，R過(guò)大會(huì)增加損耗，小些可以裝于電容器內(nèi)，R-CK收裝置結(jié)線圖運(yùn)行方便。加裝桂林生產(chǎn)的R-C 0.1）之隊(duì)-10真空開(kāi)關(guān)開(kāi)斷15MVA電爐變壓器產(chǎn)生過(guò)電壓的示波圖見(jiàn)，在10次開(kāi)斷中比較篼過(guò)電壓只有1.56U+. 22化鋅避雷器一般避雷器是由放電間隙和碳化硅非線性電阻構(gòu)成的，而氧化鋅避雷器省去了放電間隙，只用ZnO非線性電阻。它比前者具有更好的非線性，它的伏安特性是：/=4產(chǎn)，氧化鋅a=20~60，碳化硅ot=6~7，過(guò)電壓后，電阻降低所焱要的時(shí)間是：碳化硅需要十分之幾微秒，而氧化鋅只需數(shù)毫微秒，因此氧化鋅避雷器能限制波頭很陡的過(guò)電壓幅值，而不能降低過(guò)電壓的陡度。

　　對(duì)于截流過(guò)電壓，用ZriO避雷器保護(hù)是十分有效的，對(duì)級(jí)升過(guò)電壓也有一定效果，但級(jí)升過(guò)電壓陡度太大，應(yīng)設(shè)法減緩陡度，因此它對(duì)保護(hù)變壓器匝間絕緣效果是不大的，是用氧化鋅避雷器保護(hù)15MVA電爐變壓器實(shí)測(cè)過(guò)電壓示波圖。

　　3存在問(wèn)通遼陽(yáng)國(guó)際硼合金有限公司在全部電爐變壓器上的真空開(kāi)關(guān)供電回路中都采用了限制操作過(guò)電壓防護(hù)措施，大多是氧化梓避雷器，在操作次數(shù)不頻繁的情況時(shí)，運(yùn)行效果良好，多年來(lái)沒(méi)有出現(xiàn)異常情況，但近期在上級(jí)電源側(cè)經(jīng)常發(fā)生10kV母線麻間接地現(xiàn)象，初期誤認(rèn)為是配出電纜接地，經(jīng)排確認(rèn)是B01*爐（10kV、2.25MVA）的氧化鋅避雷器過(guò)電壓動(dòng)作瞬間接地，經(jīng)更換新的氧化鋅避雷器后仍然沒(méi)有減輕瞬間接地情況，因安裝位置限制決定拆除氧化鋅避雷器，更換為防護(hù)電容器后，瞬間接地現(xiàn)象也沒(méi)有出現(xiàn)。

　　此事提示在真空開(kāi)關(guān)操作特別頻繁的場(chǎng)合，防護(hù)電容器的效果會(huì)更好些。

　　4結(jié)論4.1及時(shí)采取有效措施用真空開(kāi)關(guān)開(kāi)斷電爐變壓器時(shí)，可能產(chǎn)生幅值很篼（達(dá)71），陡度大的搡作過(guò)電壓，對(duì)變壓器的主絕緣及匣間絕緣都有很大危害，如不采取有效措施，將會(huì)大大降低變壓器工作壽命。

　　42限制過(guò)電壓措施以采用R-C裝置為好，對(duì)載流過(guò)電壓及重燃過(guò)電壓都有明顯效果。

　　4*3安裝R-C裝置或氧化鋅避雷器安裝距離電爐變壓器越近越好。

　　根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn)：比較好同時(shí)采用R-C阻容吸收裝置及氧化鋅避雷器雙套保護(hù)，效果甚佳。

　　此文是本人在該課銓的學(xué)習(xí)實(shí)踐中的粗淺認(rèn)知，難免有缺欠甚至錯(cuò)，誤之處，望同行們予以批評(píng)指正，不勝感謝。