目前,真空開(kāi)關(guān)和SF6開(kāi)關(guān)是無(wú)油開(kāi)關(guān)的兩大主導(dǎo)產(chǎn)品,它們?cè)谛阅苌舷嗳o(wú)幾,但真空開(kāi)關(guān)無(wú)SF6的溫室效應(yīng)問(wèn)題,其工藝水平適合我國(guó)企業(yè)的制造現(xiàn)狀,價(jià)格相對(duì)較低。所以,真空開(kāi)關(guān)的生產(chǎn)量與使用量遠(yuǎn)高于SF6開(kāi)關(guān),特別是10kV戶內(nèi)產(chǎn)品中,真空開(kāi)關(guān)已占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì),1996年10kV級(jí)無(wú)油開(kāi)關(guān)中,真空開(kāi)關(guān)約占70%。隨著城網(wǎng)開(kāi)關(guān)無(wú)油化改造和真空開(kāi)關(guān)的大量應(yīng)用,其操作過(guò)電壓?jiǎn)栴}已日益突出,必須予以關(guān)注并采取相應(yīng)的解決措施。
1真空開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
真空開(kāi)關(guān)的觸頭是在密封的真空腔內(nèi)分、合電路的,觸頭切斷電流時(shí),僅有金屬蒸汽離子形成的電弧,而無(wú)氣體的碰撞游離,因金屬蒸汽離子的擴(kuò)散及再?gòu)?fù)合過(guò)程非常迅速,從而能快速滅弧和恢復(fù)原來(lái)的真空度,可經(jīng)受多次分、合閘而不降低開(kāi)斷能力。其主要特點(diǎn)如下:
(1)結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕,動(dòng)作快,分、合閘所需功率小。
(2)電氣、機(jī)械壽命長(zhǎng),觸頭壽命一般比少油開(kāi)關(guān)長(zhǎng)50倍,維修工作量少。
(3)開(kāi)斷容量大,允許開(kāi)斷次數(shù)多,適合于頻繁操作的場(chǎng)合。
(4)不產(chǎn)生高壓氣體及有毒氣體,無(wú)火災(zāi)及爆炸危險(xiǎn),不污染環(huán)境。
(5)開(kāi)斷小電感電流時(shí)容易發(fā)生截流過(guò)電壓及電弧重燃過(guò)電壓。通常從加強(qiáng)運(yùn)行管理和采取防護(hù)措施兩方面來(lái)抑制操作過(guò)電壓,以保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
2真空開(kāi)關(guān)的操作過(guò)電壓
(1)截流過(guò)電壓真空開(kāi)關(guān)切除電感電路并在電流過(guò)零前使電弧熄滅而感生很高的電壓——截流過(guò)電壓。現(xiàn)以切斷空載變壓器為例,分析發(fā)生過(guò)電壓的機(jī)理及相關(guān)因素。
附圖為空載變壓器的暫態(tài)等值電路,其中Vs為電源電壓,QF為真空開(kāi)關(guān),GT為變壓器繞
組對(duì)地電容,LT為變壓器激磁電感。設(shè)QF斷開(kāi)的電流為i,則斷開(kāi)前儲(chǔ)存在變壓器繞組中的電磁能量為WC=12LTi2,儲(chǔ)存在GT中的電場(chǎng)能量為WL=12GTU2,其中U為對(duì)應(yīng)于i的截流電壓。當(dāng)QF切除電路并快速滅弧時(shí),電源即與負(fù)載完全分離,電磁能WL與電場(chǎng)能WC便互相轉(zhuǎn)換,形成振蕩,電容電壓達(dá)到最大值Um時(shí)的能量為
12CTU2m=12CTU2+12LTi2
即Um=U2+LTCTi2