陕西省地方电力团体公司马金明

摘要：认真空断路器开断小电感电流时，引发操作过电压，称为截流过电压，对线路和电气装备的尽缘造成风险，非凡是在35kV系统中，操作过电压庇护措施相对较少，在一定水平上成为阻碍其运用的一年夜难题。

1　截流过电压发生原理

真空断路器开断小电感电流时的截流现象，主要是由于电弧电流较小时，阴极黑点提供的金属蒸气不够充实和稳定引发的。真空电弧由电极在分断瞬间受热引发金属蒸发而形成，电弧使电极概况泛起一些黑点，这些黑点上的金属会不竭融化和蒸发来维持真空电弧。开断年夜电流时，金属蒸气充实蒸发，电弧比力稳定，在工频电流自然过零时熄弧。实验证实，开断几百至几千安的交流电流时，一般不会发生截流现象。开断小电感电流时，如空载变压器激磁电流（一般只有额定电流的0.6～2），由于弧柱扩散速度太快，阴极黑点四周的金属蒸气压力和温度剧降，使金属点的蒸发不能维持弧柱的扩散，造成电流到达零点之前的某一瞬时值时发生强制熄弧而形成截流。

对于开断空载变压器的情况，原理电路如图1所示。设C为变压器等效电容，L为变压器励磁电感。假定截流在i=Ich时发生，即i=Ich=Imsina，u=U0。由于截流，使回路中电流变化率di/dt很年夜，电感上的压降uL=di/dt很年夜，形成过电压。从能角度论述，截流瞬间，绕阻中储有磁场能(1/2)LIch，在电容中储有电场能(1/2)CU20，这些贮存的能在L-C回路中振荡，振荡频率f=1/[2π(LC)1/2]，由于C值一般很小，所以当全数储能都转化为电场能的瞬间，在电容C上将泛起很高的过电压，即截流过电压。斟酌到磁场能中总有一部门消耗在变压器的铁损和铜损中，转变为电场能的只是磁场能的一部门，年夜的过电压为Um=[ηm(ηchZC)2 U0]1/2，其中Zc=(L/C)1/2称为变压器的特征阻抗，又称为波阻抗，ηm称为磁能转换效率。因而可知，要下降过电压，就需要下降截流值或特征阻抗值。

2现有过电压庇护装配存在的不足

(1)并联金属氧化物避雷器（MOA）。MOA结构简单，可是其庇护作用仅仅是限制过电压的幅值，而不能限制过电压的波头陡度，在到达MOA动作门坎电压前不能减轻过电压对变压器纵尽缘的作用。35kV系统为中性点不接地系统，MOA必需承受单相接地弧光接地过电压的持久作用，时间可所以2h。是以使用MOA时必需提高其直流1mA参考电压，从而致使MOA残压升高，只能委曲与变压器的出厂直流耐压值配合，庇护效果较差。

(2)RC吸收装配。RC吸收装配原理的焦点就是用来改变电路的工作状态，将振荡电路改成非振荡电路，从而抑制过电压。它可以下降截流过电压幅值的陡度，并对高频振荡进行阻尼，下降重燃的可能性。可是RC吸收装配中的电容增加了电网接地的总电容电流，可能会是以而装设抵偿装备，使电网运行复杂化。另外，RC吸收装配参数的选择，尚没有明确的方式和尺度，这是由于真空断路器开断电感性负荷时的过电压取决于很多现实身分，一但参数选择不妥，轻易引发电阻烧毁和跳闸事故。而且RC吸收装配体积年夜、成本高，安装维护工作也年夜。

3使用低截流值真空断路器抑制截流过电压的好方案

ZW7型户外真空断路器接纳了一系列措施来改良其性能，年夜年夜下降了截流值，不会发生操作过电压，因而不需要另外安装限压装配，既节省了投资，又提高了系统的工作靠得住性。

(1)采用新型低截流值触头材料。年夜实验与实践证实，截流值主要取决于触头的金属材料。一般来说，触头材料的饱和蒸气压力越高，导热系数越小，截流值就越低，反之则越高。而技术上对真空断路器触头的要求是多方面的，既要求触头的截流值低，又要求断路器有很强的分断能力（分断年夜电流的能力），还要求在动、静触头分隔时具有较高的尽缘强度，单一的金属材料很难知足要求。是以，经常使用多元合金或在多孔的高熔点金属（如钨、铬等）触头上浸渍低熔点合金（铜或铜合金）。这类触头的阴极黑点可喷发相对较多的金属蒸气，在知足其他性能的要求下可以尽下降截流值。CuCr触头材料是今朝运用广成功的触头材料，具有开断能力强，耐压水平高等点，但其截流值较高。为此对下降CuCr触头材料的截流水平进行了深进研究，前后在CuCr触头材料中添加Bi、Sb、Ta等材料，改变材料成份及含，改变材料的金相及内部结构，使ZW7型户外真空断路器的截流水平下降。

(2)好开距。触头开距增年夜会使蒸气粒子的扩散空间增年夜，有益于下降粒子密度和电弧温度，所以致使截流值增年夜，这一点已为实验所证实。是以，对ZW7型户外真空断路器的好开距进行了理论和实验研究，在保证年夜电流开断能力和耐压水平的根蒂根基上，将开距由原来的22mm减小到18mm，使截流值下降，而且下降了操作功。

(3)极间磁场。研究讲明，极间磁场较弱时，适当增加磁场会使截流值下降；而当极间磁场较强时，增加磁场反而会使截流值升高。是以，改良后的ZW7型户外真空断路器采用今朝运用广的纵向磁场电极，并改良了极间磁场散布，使其截流值低。

4竣事语

经由过程对ZW7型户外真空断路器在触头材料、触头结构、好开距等方面的研究与改良，使其截流值年夜年夜下降，从而有用地抑制了操作过电压，这对真空断路器的推行和平安运行具有积极意义。