1  引言     真空斷路器因其具有優(yōu)良的滅弧性能、優(yōu)異的頻繁操作特性、高電氣恢復(fù)強(qiáng)度以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、安全可靠等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。但由于在截流、重燃或三相同時(shí)斷開(kāi)時(shí)等原因產(chǎn)生過(guò)電壓，造成設(shè)備損壞，在實(shí)際運(yùn)行中，為限制這種過(guò)電壓而采用多種保護(hù)設(shè)備。由于選用不當(dāng)或者保護(hù)性能不適用，運(yùn)行事故時(shí)常發(fā)生。本文對(duì)此種過(guò)電壓設(shè)備的選用配置提出了粗淺的分析意見(jiàn)，以供同行參考。 2  真空斷路器操作過(guò)電壓的產(chǎn)生及原因分析     真空斷路器在開(kāi)斷高壓感應(yīng)電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載時(shí)，所產(chǎn)生的過(guò)電壓有三種類型：即截流過(guò)電壓、多次重燃過(guò)電壓、三相同時(shí)開(kāi)斷過(guò)電壓。分析這三種過(guò)電壓的產(chǎn)生原因及特點(diǎn)，對(duì)正確地選用保護(hù)設(shè)備有重大的作用。 2.1  截流過(guò)電壓     真空斷路器有較好的熄弧性能，在開(kāi)斷時(shí)，可以使電弧在電流過(guò)零前開(kāi)斷，截?cái)嚯娏鳒粼陔妱?dòng)機(jī)或變壓器中，此時(shí)剩余的能量在電動(dòng)機(jī)或變壓器電感繞組和散電容間振蕩產(chǎn)生較高過(guò)電壓。截流過(guò)電壓有以下特點(diǎn)：     (1)截流過(guò)電壓與真空斷路器的截流值，Ic大小有關(guān)，截流值越高，過(guò)電壓值越高；     (2)截流只發(fā)生在開(kāi)斷小電流時(shí)，電流越大，陡度越大，截流值就越??；     (3)過(guò)電壓的震蕩頻率很高，可達(dá)數(shù)千Hz，高的頻率必然伴隨著高的過(guò)電壓；     (4)相對(duì)地過(guò)電壓是按相對(duì)地電容和相間電容而分配的，通常相對(duì)地過(guò)電壓為相間的2/3；     (5)電動(dòng)機(jī)和變壓器容量越小，過(guò)電壓越高。電動(dòng)機(jī)和變壓器容量小，開(kāi)斷電流較小，回路電容小，電感大，因而波阻抗較大，造成過(guò)電壓數(shù)值高；       (6)回路的電纜在50~200m范圍內(nèi)過(guò)電壓最高，而這一長(zhǎng)度范圍基本是開(kāi)關(guān)柜到電動(dòng)機(jī)或變壓器的長(zhǎng)度，電纜長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，振蕩頻率高，熄弧困難，延長(zhǎng)了熄弧時(shí)間，過(guò)電壓低；電纜長(zhǎng)度長(zhǎng)時(shí)，回路電容量大，波阻抗下降也會(huì)使過(guò)電壓降低。 2.2  多次重燃過(guò)電壓     當(dāng)真空斷路器在電流過(guò)零前開(kāi)斷，觸頭的一側(cè)是工頻電網(wǎng)電源，一側(cè)是高頻振蕩產(chǎn)生的過(guò)電壓。觸頭間恢復(fù)電壓為兩者之合，在觸頭開(kāi)距小、觸頭間耐壓不充分的情況下發(fā)生第一次重燃。電源向回路中的電阻充電，出現(xiàn)類似空載長(zhǎng)線路合閘的震蕩過(guò)程?；芈返膮?shù)決定了重燃的高電流頻率高達(dá)數(shù)千Hz。這使得重燃的振蕩電壓高于截流電壓，這種震蕩過(guò)程直至絕緣介質(zhì)的恢復(fù)強(qiáng)度超過(guò)電壓恢復(fù)速度才終止。多次重燃過(guò)電壓的特點(diǎn)：     (1)陡度大，幅值高；     (2)變壓器和電機(jī)繞組的電壓分布上，過(guò)電壓陡度和頻率關(guān)系很大，這種過(guò)電壓對(duì)匝間絕緣威脅很大。 2.3  三相同時(shí)開(kāi)斷過(guò)電壓     真空斷路器首先斷開(kāi)相熄弧產(chǎn)生的高頻電流通過(guò)三相互耦合中性點(diǎn)疊加在其它未斷開(kāi)的兩相工頻電流上，造成其它兩相電弧電流強(qiáng)制過(guò)零，使得未斷開(kāi)的兩相隨之同時(shí)切斷。此兩相被截?cái)嗟墓ゎl電流更大，從而產(chǎn)生比首相開(kāi)斷過(guò)電壓更高的過(guò)電壓。此類型過(guò)電壓的特點(diǎn)是：     (1)最大過(guò)電壓總是發(fā)生在后兩相開(kāi)斷時(shí)刻；     (2)在開(kāi)斷中小容量電機(jī)或輕負(fù)載時(shí)，容易出現(xiàn)三相同時(shí)截?cái)唷?/span> 3　各種保護(hù)設(shè)備在油田電網(wǎng)的應(yīng)用情況及其評(píng)價(jià)     我們油田的負(fù)荷主要是電機(jī)負(fù)載，有小容量的抽油機(jī)電機(jī)負(fù)載，也有2000kW的注水電機(jī)負(fù)荷，對(duì)真空斷路器的操作過(guò)電壓保護(hù)有阻容吸收器、無(wú)間隙氧化鋅避雷器和帶串聯(lián)間隙氧化鋅這三種保護(hù)裝置?，F(xiàn)對(duì)其作用及使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題作一分析。 3.1　阻容吸收器     阻容吸收器并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)出口，電阻與電容串聯(lián)接地。由于吸收電容比雜散電容大，降低了波阻抗，從而降低了斷路器開(kāi)斷時(shí)恢復(fù)電壓上升的陡度，減少了發(fā)生重燃的機(jī)會(huì)；另外吸收電阻抑制了重燃時(shí)高頻電流的增長(zhǎng)，并對(duì)高頻電流變成以R—C時(shí)間衰減的電流，推后了電流過(guò)零的時(shí)間。這時(shí)觸頭開(kāi)距已足夠大，足夠平緩恢復(fù)電壓，不再發(fā)生重燃。     另外，回路容抗在數(shù)千Hz高頻截流過(guò)電壓的作用下急劇下降，成為很好的吸收回路，電容的這種頻敏效應(yīng)，大大增加了R—C的保護(hù)效果。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)證明阻容吸收器在限制真空斷路器揖作過(guò)電壓方面取得了良好的效果。     但在實(shí)際運(yùn)行中，電容吸收器也有其副作用。R—C吸收器的安裝增加了接地電容電流，系統(tǒng)接地時(shí)，電容電流大，不易熄弧，經(jīng)常發(fā)生弧光接地過(guò)電壓。另外，由于安裝時(shí)沒(méi)有系統(tǒng)的考慮，使網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)零序容抗和電壓互感零序感抗剛好在諧振區(qū)之內(nèi)，最后調(diào)整了部分R—C阻容吸收器的電容量，加了一臺(tái)消弧線圈，才解決了上述接地電容電流大和零序容抗與零序感抗比在諧振區(qū)容易造成鐵磁諧振的問(wèn)題。 3.2　無(wú)間隙氧化鋅避雷器     在我們的油田電網(wǎng)中，也采用了無(wú)間隙氧化鋅避雷器，用以限制操作過(guò)電壓。無(wú)間隙氧化鋅在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)過(guò)電壓中發(fā)揮著很好的作用，但在保護(hù)真空斷路器的操作過(guò)電壓中感覺(jué)效果不好，存在以下問(wèn)題：     (1)電網(wǎng)的長(zhǎng)期接地運(yùn)行，容易造成閥門老化，易出事故。我們油田的電網(wǎng)為中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，油田的生產(chǎn)特點(diǎn)對(duì)供電的可靠性要求比較高，發(fā)生系統(tǒng)單相接地后，經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，由于電機(jī)屬于弱絕緣，為了保護(hù)電機(jī)絕緣，通常避雷器選擇的持續(xù)運(yùn)行電壓比較低，而接地時(shí)，非接地相電壓升高到線電壓，與避雷器的動(dòng)作電壓相差無(wú)幾，又長(zhǎng)期運(yùn)行，多次發(fā)生避雷器爆炸事故；     (2)不能保護(hù)相間絕緣，安裝在高壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的避雷器，每相一只，采用星型接法，裕度小，保護(hù)對(duì)地絕緣已很勉強(qiáng)(其線壓值與電機(jī)耐壓值裕度小)，對(duì)相間絕緣基本不起作用；     (3)不能改變振蕩頻率，對(duì)匝間絕緣保護(hù)不利。開(kāi)斷過(guò)電壓和重燃過(guò)電壓振蕩頻率很高，波頭陡，繞組間電位梯度決定于Ldi/dt，匝間絕緣對(duì)頻率變化比較敏感，MOA只能限幅，不能降頻率，對(duì)保護(hù)電機(jī)的匝間絕緣不利；     (4)響應(yīng)速度跟不上電壓波的變化。氧化鋅避雷器雖然以響應(yīng)速度快而著稱。但其總體性能總是有限，經(jīng)有關(guān)資料研究證明：氧化鋅避雷器對(duì)于2/8的波形，其殘壓假設(shè)為1，當(dāng)波形減少至1μs時(shí)，殘壓在以下開(kāi)始，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)尖峰。此時(shí)尖峰的殘壓高出約20%，當(dāng)波頭變小時(shí)，高出值變大。而多次重燃和三相開(kāi)斷波頭不足，殘壓值應(yīng)提高，與絕緣耐壓之間的網(wǎng)絡(luò)重成間隙。 3.3  串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器     為了解決接地時(shí)無(wú)間隙氧化鋅避雷器的問(wèn)題以及解決避雷器不能保護(hù)相間的絕緣，我們某些變電站引進(jìn)了帶串聯(lián)間隙的星形避雷器。但這種避雷器也存在以下問(wèn)題：     雖然通過(guò)增加串聯(lián)間隙使閥片在接地運(yùn)行時(shí)得到保護(hù)，但這種避雷器與上文提到的③④問(wèn)題仍不能解決。由于避雷器加串聯(lián)間隙在某種程度上增加了避雷器的殘壓值，對(duì)電機(jī)的絕緣保護(hù)不利。 4　結(jié)論     綜上所述幾種避雷器的性能比及其在我油田的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，阻容吸收器對(duì)真空開(kāi)關(guān)操作過(guò)電壓的抑制是最好的，在安裝配置時(shí)統(tǒng)盤考慮，注意抑制其增大接地電容電流和與電壓互感器匹配不好容易形成鐵磁諧振的問(wèn)題。