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              變電所二次回路的操作過(guò)電壓
              2010/3/2 [5556]
              電網(wǎng)在運行中,往往由于電氣設備絕緣的老化或損壞以及外力破壞等原因,致使電網(wǎng)運行不正常。如中性點(diǎn)不接地系統的單相接地或設備過(guò)負荷等,或是發(fā)生電力事故時(shí),要求能及時(shí)地發(fā)出信號或警報,通知運行值班人員進(jìn)行處理,或能自動(dòng)跳閘將故障切除,限制事故的擴大,盡量減少對其他用戶(hù)的影響,避免造成更大的經(jīng)濟損失。在二次回路中存在有許多電感線(xiàn)圈(如斷路器、繼電器、接觸器等設備均有不同作用的線(xiàn)圈),這些設備的線(xiàn)圈都具有一定電感量,當事故跳閘或停電操作時(shí),突然切斷電感電路的電流時(shí),往往會(huì )產(chǎn)生較大的反電勢,由于它的幅值大,頻率高,稱(chēng)為操作干擾過(guò)電壓,此過(guò)電壓通常對回路中的一些電器元件產(chǎn)生破壞或干擾作用。 
               
               一、 操作過(guò)電壓產(chǎn)生的機理 
                變電所二次回路中存在許多不同作用的線(xiàn)圈,它們都有一定電感量。這些線(xiàn)圈除了具有電感外,還有電阻及線(xiàn)圈聯(lián)線(xiàn)間、匝間存在的分布電容。若將分布電容用一個(gè)等值集中電容代替并聯(lián)到線(xiàn)圈兩端,就構成一個(gè)RLC的衰減振蕩電路。其繼電器的觸點(diǎn)起到回路中的開(kāi)關(guān)作用。由電工學(xué)可知:當回路的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí),往往產(chǎn)生較大反電勢。電容器兩端電壓按一定規律變化,其電壓波形是一個(gè)正弦衰減振蕩電壓。由于此電壓不受電源控制,所以又叫自由分量電壓,此電壓經(jīng)過(guò)1/4周期稍長(cháng)的時(shí)間達到zui大值。當電阻值較小時(shí),電容器兩端電壓zui大,往往比電源電壓高出幾倍或十幾倍,這是操作時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓。 
                二、 操作過(guò)電壓的危害 
                當電網(wǎng)發(fā)生事故跳閘或停電操作時(shí),突然切斷電感電路的電流時(shí)會(huì )產(chǎn)生過(guò)電壓。在開(kāi)關(guān)斷開(kāi)過(guò)程中,觸點(diǎn)間的距離尚未到達足夠大時(shí)就已經(jīng)被擊穿,高電壓進(jìn)入直流操作電源系統,電壓承受水平較低的半導體器件就會(huì )受到不同程度的破壞及影響。因為半導體器件的過(guò)電壓承受水平較低,反應靈敏,會(huì )造成損壞或無(wú)法正常工作。而對電磁元件影響不大,因為其絕緣水平較高,并且其動(dòng)作過(guò)程有一定的惰性,所以不會(huì )造成誤動(dòng)作影響正常工作。 
                三、 操作過(guò)電壓的傳遞途徑 
                操作過(guò)電壓的傳遞是一種電能傳遞過(guò)程,任何電能傳遞都通過(guò)電與磁的途徑實(shí)現。二次回路突然切斷電感電路的電流時(shí),所產(chǎn)生的操作過(guò)電壓,一方面會(huì )通過(guò)觸點(diǎn)間的電弧傳入直流系統,另一方面原來(lái)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)能量會(huì )轉換成分布電容的電場(chǎng)能量,這說(shuō)明分布電容起到傳遞過(guò)電壓的作用。 
                其次,磁場(chǎng)的耦合作用也會(huì )傳遞過(guò)電壓,過(guò)電壓器具的振蕩電流產(chǎn)生交變磁場(chǎng),有部分磁力線(xiàn)與受干擾回路耦合,在其中產(chǎn)生感應電勢,這是由磁場(chǎng)耦合而傳遞過(guò)電壓的。 
              第三,在二次回路操作過(guò)程中,多數情況是電壓較大,電流不一定大??刂苹芈烦2捎枚嘈倦娎|,纜芯平行且靠得很近,靜電互感系數比較大,而磁力線(xiàn)絕大部分集中在斷路器、繼電器、跳合閘線(xiàn)圈等鐵心線(xiàn)圈回路中,與之相比纜芯之間交鏈的磁力線(xiàn)很少,互感系數較小。因此,操作過(guò)電壓比感應電壓大得多,這也說(shuō)明過(guò)電壓主要是通過(guò)分布電容進(jìn)行傳遞。 
                四、 操作過(guò)電壓的防范措施 
                當突然切斷電感回路的電流時(shí),會(huì )產(chǎn)生操作干擾電壓,其特點(diǎn)是幅值大,頻率高。幅值大則產(chǎn)生過(guò)電壓,頻率高則易通過(guò)分布電容傳遞。據此特點(diǎn)而采取如下防范措施: 
                1線(xiàn)圈兩端并聯(lián)非線(xiàn)性電阻 
                二極管是常用的非線(xiàn)性電阻。為防止操作時(shí)的過(guò)電壓,常用方法是在線(xiàn)圈兩端并聯(lián)一個(gè)非線(xiàn)性電阻,當突然切斷電感電路的電流時(shí),往往會(huì )產(chǎn)生較大的反電勢,由于并聯(lián)二極管,反電勢通過(guò)二極管被短路,線(xiàn)圈中的自由分量電流是按指數形式衰減。線(xiàn)圈的端電壓等于二極管的壓降,其值遠小于電源電壓。這樣,二極管就能消除振蕩過(guò)電壓的產(chǎn)生。但這種辦法不適用于交流電路。 
                2線(xiàn)圈兩端并聯(lián)阻容支路 
                這種辦法不僅適用于直流電路也適用于交流電路。其結線(xiàn)方式是把阻容支路并聯(lián)在線(xiàn)圈兩端。在增加的并聯(lián)支路所組成的回路中,電阻被調整到臨界值,因而當開(kāi)關(guān)切斷載流線(xiàn)圈電流時(shí)不產(chǎn)生振蕩。另一方面,由于兩支路的時(shí)間常數相等,因而不管總電流隨時(shí)間如何變化,兩支路中的自由電流分量總是大小相等,方向相反。電源支路中自由電流分量等于零,也就是說(shuō),當開(kāi)關(guān)切斷線(xiàn)圈電流時(shí),線(xiàn)圈兩端的電壓為零。所以這種結線(xiàn)方式,不僅可消除操作過(guò)電壓,同時(shí)也消除了在切斷感性負載時(shí),開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)間產(chǎn)生的電弧及火花。 
               
               3采用具有金屬屏蔽層的電纜 
                當二次回路中的電纜靠得比較近時(shí),一根電纜的高頻電壓,會(huì )通過(guò)分布電容傳遞到附近另一根電纜纜芯上,為減少過(guò)電壓的傳遞,采用有金屬屏蔽層的電纜,并將屏蔽層在電纜兩端分別接地,從而使操作過(guò)電壓的磁力線(xiàn)絕大部分集中在屏蔽層,不會(huì )進(jìn)入電纜內部,從而避免了過(guò)電壓的傳遞。 
                如果電纜沒(méi)有金屬屏蔽層時(shí),將電纜內備用纜芯接地,同樣也能起到減少操作過(guò)電壓傳遞的效果。 
                在采取防止操作干擾過(guò)電壓的措施時(shí),同時(shí)還應注意不能影響裝置的正常工作。

               

               

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