KV中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備開(kāi)斷關(guān)合有關(guān)問(wèn)題綜述

1、1會(huì)計(jì)學(xué)KV中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備開(kāi)斷關(guān)合有中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備開(kāi)斷關(guān)合有關(guān)問(wèn)題綜述關(guān)問(wèn)題綜述GB 1984-2003 GB 1984-2003 高壓交流斷路器高壓交流斷路器GB 1985-2004 GB 1985-2004 高壓交流隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)高壓交流隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)GB 3906-2006 3.6kV-40.5kVGB 3906-2006 3.6kV-40.5kV交流金屬封閉開(kāi)交流金屬封閉開(kāi) 關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備GB 3804-2004 3.6kV-40.5kVGB 3804-2004 3.6kV-40.5kV高壓交流負(fù)荷開(kāi)關(guān)高壓交流負(fù)荷開(kāi)關(guān)GB 16926-2009

2、 GB 16926-2009 高壓交流負(fù)荷開(kāi)關(guān)高壓交流負(fù)荷開(kāi)關(guān)- -熔斷器組合電器熔斷器組合電器JB/T 3855-2008 JB/T 3855-2008 高壓交流真空斷路器高壓交流真空斷路器注：由于標(biāo)準(zhǔn)在不斷修訂，上述標(biāo)準(zhǔn)中有的可能已不是最注：由于標(biāo)準(zhǔn)在不斷修訂，上述標(biāo)準(zhǔn)中有的可能已不是最 新有效版本。新有效版本。. 1 1 本綜述直接涉及到的標(biāo)準(zhǔn)本綜述直接涉及到的標(biāo)準(zhǔn)2 2 本綜述涉及到的部分術(shù)語(yǔ)和定義本綜述涉及到的部分術(shù)語(yǔ)和定義 1,2,3,4,5,6,7,8,9 1,2,3,4,5,6,7,8,92.1 電弧長(zhǎng)度 電弧中心線的長(zhǎng)度。2.2 電弧電壓 電弧兩端間的電壓降。2.3 電弧零點(diǎn)

3、 電流波形上電流值為零的點(diǎn)。2.4 弧后電流 電弧電流過(guò)零后，在瞬態(tài)恢復(fù)電壓作用期間，流經(jīng)開(kāi)關(guān)設(shè)備弧隙的電流。2.5 電流截?cái)啵ń亓鳎?電流在自然零點(diǎn)前，突然降至零的現(xiàn)象。62.13 失步（關(guān)合或開(kāi)斷）能力 在規(guī)定的使用和性能條件下，在斷路器兩側(cè)的電網(wǎng)間，失去或缺乏同步時(shí)的關(guān)合或開(kāi)斷能力。2.14 中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng) 除了經(jīng)阻抗極高的測(cè)量或保護(hù)裝置接地之外，（電源）中性點(diǎn)不與地連接的系統(tǒng)。2.15 單個(gè)電容器組 一組并聯(lián)的電容器，當(dāng)其投入時(shí)，其涌流被電源系統(tǒng)的電感和正在充電的該電容器組的電容所限制，而且沒(méi)有足夠近的、會(huì)顯著提高涌流的其他電容器組并聯(lián)在系統(tǒng)中。72.16 多個(gè)（并聯(lián)）電容器組，背對(duì)北

4、電容器組 一組并聯(lián)的電容器或電容器組合，當(dāng)它的各個(gè)電容器單元獨(dú)立地投入電源系統(tǒng)時(shí)，已經(jīng)接入電源的電容器，會(huì)顯著地增大將要投入的電容器單元的涌流和電動(dòng)力。2.17 操作順序 具有規(guī)定時(shí)間間隔和順序的一連串操作。2.18 不成功自動(dòng)重合（閘）操作 開(kāi)關(guān)自動(dòng)重合后，由于外界的原因，無(wú)任何有意延時(shí)，開(kāi)關(guān)又立即自動(dòng)分的操作順序。2.19 對(duì)稱開(kāi)斷 對(duì)不含直流分量，或直流分量的影響可以忽略的短路 故障電流的開(kāi)斷。2.20 非對(duì)稱開(kāi)斷 對(duì)直流分量的影響不可忽略的短路故障電流的開(kāi)斷。2.21 預(yù)期峰值電流（開(kāi)關(guān)設(shè)備的） 電流瞬態(tài)過(guò)程起始后，出現(xiàn)的第一個(gè)大半波預(yù)期電流的峰值。2.22 額定短路關(guān)合電流 在額定電

5、壓以及規(guī)定使用和性能條件下，開(kāi)關(guān)設(shè)備能保證正常關(guān)合的最大短路峰值電流。2.23 關(guān)合電容器組涌流 在規(guī)定條件下關(guān)合電容器組時(shí)，開(kāi)關(guān)設(shè)備關(guān)合所產(chǎn)生的高頻衰減電流，其峰值比電容器組工作電流大很多。2.24 額定短路開(kāi)斷電流 在規(guī)定條件下，斷路器能保證正常開(kāi)斷的最大短路電流。2.25 開(kāi)斷電流交流分量 開(kāi)斷電流中的交流分量有效值。92.26 開(kāi)斷電流直流分量 開(kāi)斷電流中的直流分量與交流分量峰值之比，以百分?jǐn)?shù)表 示（見(jiàn)圖1）。 注：三相電力系統(tǒng)中，取三相中最高百分?jǐn)?shù)。 圖1 直流分量百分?jǐn)?shù)及短路關(guān)合和開(kāi)斷電流的確定 AA和BB-電流波的包絡(luò)線；CC-任一時(shí)刻電流波對(duì)零線的偏移；BX- 標(biāo)準(zhǔn)零線；DD-

6、任一時(shí)刻交流分量的有效值，由CC測(cè)?。籈E-觸頭分 離時(shí)刻（開(kāi)始起弧)；IMC-關(guān)合電流；IAC-在EE時(shí)刻交流分量的峰值；IDC- 在EE時(shí)刻電流的直流分量； -在EE時(shí)刻電流的交流分量有效值； -直流分量的百分?jǐn)?shù)2ACI%100ACDCII102.27 臨界（開(kāi)斷）電流 小于額定短路開(kāi)斷電流的開(kāi)斷電流值。在該電流下，其 燃弧時(shí)間最長(zhǎng)，且比額定短路開(kāi)斷電流下的燃弧時(shí)間顯著地加長(zhǎng)。它假定是在試驗(yàn)方式T10、T30和T60中的任一最短燃弧時(shí)間，長(zhǎng)于相鄰試驗(yàn)方式的最短燃弧時(shí)間一個(gè)半波或更多的情況。 注：此術(shù)語(yǔ)常用在自能滅?。ㄈ缬蛿嗦菲鳎┑拈_(kāi)關(guān)設(shè)備， 一般 小于T10時(shí)，燃弧時(shí)間顯著加長(zhǎng)較難開(kāi)斷。真

7、空 開(kāi)關(guān)屬于外（他）能滅弧，經(jīng)國(guó)內(nèi)外多年試驗(yàn)研究， 在各種開(kāi)斷試驗(yàn)方式中，沒(méi)有明顯的臨界電流。2.28 （空載線路的）線路充電開(kāi)斷能力 在規(guī)定條件下，開(kāi)斷空載運(yùn)行的架空線時(shí)的開(kāi)斷能力。2.29 （空載電纜的）電纜充電開(kāi)斷能力 在規(guī)定條件下，開(kāi)斷空載運(yùn)行的絕緣電纜時(shí)的開(kāi)斷能力。 2.30 單個(gè)電容器組開(kāi)斷電流 在規(guī)定條件下，開(kāi)斷單個(gè)電容器組時(shí)的開(kāi)斷電流。112.31 背對(duì)背電容器組開(kāi)斷電流 在規(guī)定條件下，當(dāng)開(kāi)關(guān)設(shè)備電源側(cè)接有并聯(lián)電容器組時(shí)，開(kāi)斷電容器組的開(kāi)斷電流。2.32 恢復(fù)電壓 開(kāi)斷電流熄弧后，出現(xiàn)于開(kāi)關(guān)設(shè)備一個(gè)極斷口間的電壓。該電壓可以認(rèn)為是 連續(xù)的兩段，起初是瞬態(tài)恢復(fù)電壓，接著是工頻恢復(fù)

8、電壓（見(jiàn)圖2）。 圖2 恢復(fù)電壓 -恢復(fù)電壓； -瞬態(tài)恢復(fù)電壓； -工頻恢復(fù)電壓122.33 瞬態(tài)恢復(fù)電壓（TRV) 具有顯著瞬態(tài)特性的恢復(fù)電壓。 注：該電壓取決于回路和斷路器特性，它可以是振蕩的 或非振蕩的或兩者的組合。在三相回路中，若無(wú)另 外說(shuō)明，該電壓指首開(kāi)極上的電壓。2.34 工頻恢復(fù)電壓 瞬態(tài)電壓現(xiàn)象消失后的恢復(fù)電壓。 注：本定義也適用于直流，其頻率可以認(rèn)為是零。2.35 預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電壓（固有瞬態(tài)恢復(fù)電壓） 理想斷路器開(kāi)斷，無(wú)直流分量的預(yù)期對(duì)稱電流之后的瞬態(tài)恢復(fù)電壓。 注：定義假定獲取瞬態(tài)恢復(fù)電壓的斷路器，以理想斷 路器代替。即其零電流（即“自然”電流零點(diǎn)） 瞬間，弧隙阻抗由零突變

9、至無(wú)窮大； 對(duì)三相回路，定義還假定理想斷路器中的開(kāi)斷僅 發(fā)生在首開(kāi)極上。132.36 兩參數(shù)法（額定瞬態(tài)恢復(fù)電壓的） 用瞬態(tài)恢復(fù)電壓的峰值、峰值時(shí)間兩個(gè)參數(shù)表示瞬態(tài)恢復(fù)電壓的方法（見(jiàn)圖3）。它一般適于近似衰減的單頻振蕩的恢復(fù)電壓。兩參數(shù)法用于額定電壓126kV以下的三極中壓斷路器開(kāi)斷時(shí)的預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電壓。 圖3 由兩參數(shù)表示的TRV uc-峰值（參考電壓），kV；ta-時(shí)延；t-時(shí)延參考時(shí)間； u-時(shí)延參考電壓；t3-峰值時(shí)間（達(dá)到uc的時(shí)間），s142.37 瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率 瞬態(tài)恢復(fù)電壓與時(shí)間的比值。如2.36中：uc/t3kV/ s。2.38 振幅系數(shù) 瞬態(tài)恢復(fù)電壓的最大幅值與工頻恢復(fù)

10、電壓的峰值之比。2.39 （三相系統(tǒng)中的）首開(kāi)極系數(shù) 開(kāi)斷三相對(duì)稱電流時(shí)，三相短路第一相開(kāi)斷后，其兩端的工頻電壓與三極都開(kāi)斷后的一極或所有極的工頻電壓之比。2.40 一極燃弧時(shí)間 從一極中起弧瞬間，到該極中電弧最終熄天瞬間的時(shí)間間隔。2.41 三極開(kāi)關(guān)的燃弧時(shí)間 從某極中首先起弧瞬間起，到各極均熄弧瞬間的時(shí)間間隔。152.42 開(kāi)斷時(shí)間 從開(kāi)斷設(shè)備接到分閘指令起，到各極均熄弧的時(shí)間間隔。2.43 （回路的）功率因數(shù) 開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)合試驗(yàn)回路，假定是由電感和電阻串聯(lián)組成的等效回路，在工頻時(shí)，電阻與感抗的比值（不包括負(fù)荷的阻抗）。2.44 非保持破壞性放電（NSDD) 真空斷路器在工頻恢復(fù)電壓階段，觸

11、頭間的破壞性放電，導(dǎo)致流過(guò)與斷口臨近的雜散電容相關(guān)的高頻電流。 注：經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)半波高頻電流后，非保持破壞性放 電就被斷開(kāi)。2.45 直接試驗(yàn) （開(kāi)斷和關(guān)合能力的） 一種短路試驗(yàn)方法（裝置），其外施電壓、電流、瞬態(tài)和工頻恢復(fù)電壓，全部取自一個(gè)單獨(dú)的電源。如沖擊發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)裝置和振蕩回路。162.46 合成試驗(yàn) 用兩個(gè)電源：低電壓、大電流電源，和高電壓、小電流電源共同供電。2.47 單相試驗(yàn) 對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的一極所進(jìn)行的試驗(yàn)。2.48 三相試驗(yàn)（整體試驗(yàn)） 用三相電源對(duì)開(kāi)關(guān)設(shè)備的三極所進(jìn)行的試驗(yàn)。 注：從使用的等價(jià)性、和試驗(yàn)的嚴(yán)酷性考慮，當(dāng)試驗(yàn)條 件具備時(shí)，三極開(kāi)關(guān)設(shè)備優(yōu)選三極直接試驗(yàn)。2

12、.49 保護(hù)斷路器 短路試驗(yàn)裝置中，起后備保護(hù)作用的斷路器。通常，限定在被試開(kāi)關(guān)設(shè)備動(dòng)作后，按規(guī)定時(shí)間分閘。2.50 E1級(jí)斷路器 一種不屬于E2級(jí)斷路器范疇內(nèi)的、具有基本的電壽命的斷路器。172.51 E2級(jí)斷路器 一種斷路器，在其預(yù)期使用壽命期間，主回路中開(kāi)斷用的零件不需維修，其他零件只需很少維修（具有延長(zhǎng)的電壽命的斷路器）。 注1：很少維修是指潤(rùn)滑、補(bǔ)充氣體（適用時(shí)）及清潔外 表面。 注2：本定義僅適用于額定電壓40.5kV及以下的配電斷路 器。2.52 C1級(jí)斷路器 一種斷路器，在規(guī)定的型式試驗(yàn)驗(yàn)證容性電流開(kāi)斷過(guò)程中，具有低的重?fù)舸└怕省?.53 C2級(jí)斷路器 一種斷路器，在規(guī)定的型式

13、試驗(yàn)驗(yàn)證容性電流開(kāi)斷過(guò)程中，具有非常低的重?fù)舸└怕省?82.54 EO級(jí)接地開(kāi)關(guān) 適合于輸、配電系統(tǒng)中使用的、且滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)一般要求的接地開(kāi)關(guān)。2.55 E1級(jí)接地開(kāi)關(guān) 具有短路關(guān)合能力的EO級(jí)接地開(kāi)關(guān)。 注：該級(jí)接地開(kāi)關(guān)，能夠在額定關(guān)合電流下，經(jīng)受兩次 關(guān)合操作。2.56 E2級(jí)接地開(kāi)關(guān) 適合于35kV及以下的系統(tǒng)中使用的、具有延長(zhǎng)的短路關(guān)合操作次數(shù)的、且需要最少維護(hù)的E1級(jí)接地開(kāi)關(guān)。 注：通過(guò)在額定關(guān)合電流下五次關(guān)合操作，來(lái)證明該級(jí) 接地開(kāi)關(guān)，可以降低維護(hù)要求，只需最少的維護(hù)， 如潤(rùn)滑、補(bǔ)氣（適用時(shí)）和清潔外表面。192.57 隔離開(kāi)關(guān) 在分閘位置時(shí)，觸頭間有符合規(guī)定要求的絕緣距離和明顯的

14、斷開(kāi)標(biāo)志；合位時(shí)，能承載正常電流和在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的異常（如短路）電流的開(kāi)關(guān)設(shè)備。 注：當(dāng)回路電流“很小”時(shí)；或者當(dāng)隔離開(kāi)關(guān)每極的兩 接線端間的電壓，在關(guān)合和開(kāi)斷前后無(wú)顯著變化 時(shí)，隔離開(kāi)關(guān)具有關(guān)合和開(kāi)斷回路的能力。2.58 E1級(jí)通用負(fù)荷開(kāi)關(guān) 適用于配電系統(tǒng)的正常連續(xù)饋電，且不需要進(jìn)行頻繁開(kāi)合操作的通用負(fù)荷開(kāi)關(guān)。2.59 E2級(jí)通用負(fù)荷開(kāi)關(guān) 不需要對(duì)主回路的開(kāi)斷部件檢查或維護(hù)，且在預(yù)期的使用壽命期間，其他零件僅需很少維護(hù)的通用負(fù)荷開(kāi)關(guān)。 注：很少維護(hù)可能包括潤(rùn)滑、更換氣體和清潔外表面 （適用時(shí)）。202.60 E3級(jí)負(fù)荷開(kāi)關(guān) 具有頻繁開(kāi)合較大電流，和較高頻率關(guān)合短路能力的通用負(fù)荷開(kāi)關(guān)。2.61

15、（負(fù)荷開(kāi)關(guān)的）有功負(fù)載開(kāi)斷能力 開(kāi)斷有功負(fù)載回路，該回路功率因數(shù)最少為0.75。其負(fù)載可用電阻和電抗并聯(lián)表示。2.62 （負(fù)荷開(kāi)關(guān)的）閉環(huán)開(kāi)斷能力 開(kāi)斷閉環(huán)配電線路，或開(kāi)斷兩個(gè)并聯(lián)電力變壓器或多個(gè)并聯(lián)電力變壓器的能力。即負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)斷后，其兩側(cè)均帶電，且其端子間的電壓基本上小于系統(tǒng)電壓。2.63 負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器組合電器 一種組合電器，它包括一組三極負(fù)荷開(kāi)關(guān)及配有撞擊器的三只熔斷器。任何一個(gè)撞擊器的動(dòng)作，會(huì)引起三極負(fù)荷開(kāi)關(guān)三極全部自動(dòng)分閘。212.64 脫扣器操作的組合電器 一種組合電器，它的負(fù)荷開(kāi)關(guān)的自動(dòng)分閘，是由過(guò)流脫扣或并聯(lián)脫扣器觸發(fā)的。2.65 轉(zhuǎn)移電流（撞擊器操作） 在撞擊器操作下，開(kāi)

16、斷職能由熔斷器轉(zhuǎn)移到負(fù)荷開(kāi)關(guān)時(shí)的三相對(duì)稱電流值。 注：大于該值，三相電流僅由熔斷器開(kāi)斷。稍小于該值， 首先開(kāi)斷極的電流由熔斷器開(kāi)斷，而后兩相電流由 負(fù)荷開(kāi)關(guān)或者熔斷器開(kāi)斷。這取決于熔斷器的時(shí)間- 電流特性偏差，以及熔斷器觸發(fā)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)的分閘 時(shí)間。2.66 交接電流（脫扣器操作） 兩種過(guò)流保護(hù)裝置的時(shí)間-電流特性交點(diǎn)的電流值。223 3 本綜述涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)和一些基本問(wèn)題本綜述涉及到的基礎(chǔ)知識(shí)和一些基本問(wèn)題 本綜述中的三相電路 系統(tǒng)，只討論星形接線的電源（變壓器或發(fā)電機(jī)）中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。3.1 處于穩(wěn)定、平衡正常工作狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）下的對(duì)稱三相電路 13的 P131，12的P1333.1.

17、1 有關(guān)圖形 見(jiàn)圖四。 （a）三相電路等值電路圖23 （b）電壓、電流矢量圖 （c）電壓、電流波形圖 圖4 不接地對(duì)稱三相電路的等值電路圖與電壓、電流矢量圖和波形圖3.1.2 對(duì)電路中電壓、電流的數(shù)理分析 a）電壓、電流的代數(shù)表達(dá)式 電壓： ua=um sin (t+) ub=um sin (t+-120。) uc=um sin (t+120。)（式1）24 電流： ia=Im sin (t+-。) ib=Im sin (t+-。-120。) ic=Im sin (t+-。+120。） 式（1）、（2）中： -電源電勢(shì)初始相角，即t=0時(shí)的相位角，也稱 合閘角； 。-穩(wěn)態(tài)電流與電源電勢(shì)間的夾角

18、，。 b）在圖4所示三相平衡電路里，三相電壓（電流）遵 循合成值恒為零的原則。即電路中任一節(jié)點(diǎn)（如 某測(cè)量點(diǎn)）上的任何時(shí)刻，或任何時(shí)刻電路上的 任何節(jié)點(diǎn)，其電壓（電流）的代數(shù)或矢量和皆為 零。即（式1）或（式2）的代數(shù)和為零；圖4（b） 矢量圖中，用圖解法得出的幾何矢量和為零；或 圖4（c）波形圖中，任一時(shí)刻tt上電壓（電流） 值的瞬時(shí)值代數(shù)和為零。以上恒零原則，是由旋 轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的固有特性決定的。（式2）RRLLarctan25 c) 根據(jù)平衡三相電路的上述“恒零”原則，電路中任 何地方的三相電壓、電流都是平衡的。若忽略線路 電壓降，在電路上任一點(diǎn)接上負(fù)載（平衡負(fù)載）， 接后也都是平衡的。圖4

19、（a）三相電路中，電壓中 性點(diǎn)（零點(diǎn)）N和負(fù)載中性點(diǎn)N同電位，且均等于 大地電位（即 =0) 。中性點(diǎn)對(duì)中線（若有時(shí)） 的電壓、電流均為零。3.2 不對(duì)稱三相電路中的一些常見(jiàn)實(shí)例3.2.1 非全相運(yùn)行13的P187 a) 電力系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一相或兩相斷開(kāi)的運(yùn)行狀態(tài)（如導(dǎo) 線一相或兩相斷線；線路短路后，故障相熔斷器熔 斷；或開(kāi)關(guān)設(shè)備合閘時(shí)，三相不同步未同時(shí)接通）。 這種情況稱為非全相運(yùn)行。電力系統(tǒng)非全相運(yùn)行時(shí)， 一般沒(méi)有危險(xiǎn)的大電流和高壓產(chǎn)生，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造 成大的危害。但負(fù)序電流的出現(xiàn)，對(duì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子NNU26 有危害，零序電流對(duì)通信線路有干擾。另外，負(fù)序 和零序電流也可能引起某些繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)

20、作。 b) 圖5示-10kV三相系統(tǒng)，當(dāng)A相熔斷器熔斷后，若配電 線路變壓器的低壓側(cè)（0.4kV)接有三相電動(dòng)機(jī)，兩 相運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速降低，電流增大會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。一 般預(yù)裝式變電站中的“歐式”箱變，裝有負(fù)荷開(kāi)關(guān)- 熔斷器組合電器，一相熔斷器熔斷后，高壓側(cè)的負(fù) 荷開(kāi)關(guān)就跳閘防止非全相運(yùn)行；而“美式”箱變的 負(fù)荷開(kāi)關(guān)和熔斷器之間沒(méi)有聯(lián)動(dòng)，單相熔斷器熔斷 后，需從低壓側(cè)進(jìn)行非全相運(yùn)行保護(hù)。 圖5 一相（A相）斷線的電路圖 R-熔斷器；M-三相電動(dòng)機(jī)；T-配電變壓器273.2.2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的電壓電流13的P11(a) 電流分布(b) 電壓、電流矢量圖圖6 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地時(shí)的電

21、壓電流a) 圖6所示中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，若在A相的d點(diǎn)發(fā)生 單相接地，則接地點(diǎn)流過(guò)另外兩非故障相（B相和C相）的對(duì)地電容電流： 。該電流是容性的，其值不大，但易在接地點(diǎn)產(chǎn)生電弧。中性點(diǎn)電壓cabaaIIINU28 由正常時(shí)的 =0，變?yōu)?=- 。因而，各相對(duì)地 電壓變?yōu)椋?， ， 。即非故障相B相和C相的相電壓 升高到線電壓。 b) 電力系統(tǒng)中，單相接地的發(fā)生概率高達(dá)65%13的P129 。 但中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，單相接地電流只是網(wǎng)絡(luò)中比較小 的電容電流。此時(shí)，三相線電壓也保持不變（若降壓變 壓器二次側(cè)電壓為0.4kV,二次側(cè)用戶電壓也不變）。所 以，接地保護(hù)裝置，不會(huì)使斷路器跳閘，只給出信號(hào) （

22、掉牌）。電力規(guī)程規(guī)定可繼續(xù)運(yùn)行12h,這就提高了 供電的可靠性。但單相接地時(shí)，兩非接地相對(duì)地電壓升 高為線電壓，開(kāi)關(guān)設(shè)備及系統(tǒng)對(duì)地絕緣水平應(yīng)按線電壓 設(shè)計(jì)，電壓高時(shí)就不經(jīng)濟(jì)。若絕緣裕度不夠，也可形成 相間短路，使事故擴(kuò)大。接地點(diǎn)流過(guò)的電容電流，易出NUNUaU0aUabNbbUUUUUacNccUUUUU29 現(xiàn)電弧引起的諧振過(guò)電壓。所以，必須盡快排查接 地故障點(diǎn)。一般，若Id5A,且為瞬時(shí)接地時(shí)，系 統(tǒng)可迅速恢復(fù)正常；若Id5A，易產(chǎn)生電弧，采用 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈（電感線圈）接地。上述情況， 針對(duì)架空線路；對(duì)電纜線路，單相接地電流大，不 允許接地運(yùn)行，應(yīng)停電檢修。 c) 對(duì)用于檢測(cè)單相接地點(diǎn)

23、的故障指示器，可通過(guò)信號(hào) 源將接地電流Id放大，以提高尋趾的靈敏度。通常， 通過(guò)零序電流互感器檢測(cè)單相接地。系統(tǒng)正常時(shí)， 三相平衡，流過(guò)零序電流互感器的電流為零。單相 接地時(shí)，就出現(xiàn)零序電流。在真空負(fù)荷開(kāi)關(guān)中，內(nèi) 置零序電流互感器和零序電壓鑒相器，再加上方向 性SOG控制裝置，就可構(gòu)成方向性責(zé)任分界真空負(fù)荷 開(kāi)關(guān)。就可以對(duì)界內(nèi)、界外的單相接地或短路進(jìn)行 選擇性保護(hù)。303.2.3 異相接地故障12的P139 在中性點(diǎn)不接地三相系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)異地故障。圖7中，A、B相同時(shí)分別在1、2處接地，斷路器SP的A相中流過(guò)異相接地故障電流。A相開(kāi)斷、電弧熄滅后斷口間的工頻恢復(fù)電壓為線電壓（UA為A相電壓

24、，三相大小相等），為相電壓的1.73倍。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)首開(kāi)極系數(shù)K1=1.5，三相短路AABUU3圖7 異相接地故障電路圖首開(kāi)極斷口工頻恢復(fù)電壓為1.5UA,是異相接地時(shí)的86.7%（= 100%）。圖7中，三相短路故障時(shí)，短路電流為。異相接地時(shí)短路電流為 ,是三相短路額定短路開(kāi)35.1LAXULALABXUXU23231 斷電流的0.87（= ）倍。 注：異相接地故障電流經(jīng)地流動(dòng)。GB 3906-2006的5.3中 開(kāi)關(guān)柜的接地回路（接地母排），是與開(kāi)關(guān)柜的接地 外殼并聯(lián)的，但電阻比外殼小。開(kāi)關(guān)柜主回路異相接 地時(shí)，電流實(shí)際上從接地母排上流過(guò)。接地母排的短 時(shí)耐受電流就是主回路的異相接地電

25、流（但持續(xù)時(shí)間 可為2S)。3.3 開(kāi)關(guān)設(shè)備的操作與電路內(nèi)的過(guò)渡過(guò)程10的P262 a) 電力系統(tǒng)中的各種設(shè)備，在進(jìn)行電路分析時(shí)，都可以 等值為電阻（R)、電容（C)和電感（L)等參數(shù)。不過(guò) ，這些參數(shù)有些是集中的，有些是分布的。電阻是一 個(gè)耗能參數(shù)（交流電壓電流同相位），電容和電感都 是儲(chǔ)能參數(shù)。電容儲(chǔ)藏電場(chǎng)能（交流電流超前電壓90 。 電度），其兩端的電壓不能突變；電感儲(chǔ)藏磁場(chǎng)能 （交流電流滯后電壓90。電度），LALAXUXU2332 其中的電流不能突變。能量的突變意味著功率無(wú)限，這是不可能的。 )開(kāi)關(guān)設(shè)備總是安裝在電路中，開(kāi)關(guān)設(shè)備操作（合閘或分閘）時(shí)，總是伴隨著電路的接通、分?jǐn)嗷虻归l改

26、接，引起電路參數(shù)的變化,及電路穩(wěn)定狀態(tài)的改變。電路從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程就是過(guò)渡過(guò)程。從物理觀點(diǎn)來(lái)看，出現(xiàn)過(guò)渡過(guò)程的原因是：在電路不同的穩(wěn)定狀態(tài)中，與電路有關(guān)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)能量是不同的，而場(chǎng)的能量變化總是連續(xù)的，即狀態(tài)的變化必須經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間才能完成，能量不能突變，狀態(tài)變化不會(huì)瞬時(shí)完成。只有略去某段電路的磁場(chǎng)時(shí)，才能認(rèn)為它的電流能夠突變；只有略去某段電路的電場(chǎng)時(shí)，才能認(rèn)為電壓能夠突變。33)對(duì)于給定參數(shù)的電路，顯然，具有儲(chǔ)能參數(shù)（、），是電路出現(xiàn)過(guò)渡現(xiàn)象的必須條件。在電路改變前后的瞬時(shí)，儲(chǔ)能參數(shù)內(nèi)對(duì)應(yīng)兩種穩(wěn)定狀態(tài)下的能量即時(shí)值不等，才是出現(xiàn)過(guò)渡過(guò)程的必要充分條件。)過(guò)渡過(guò)程

27、全部完成所需的時(shí)間，理論上說(shuō)是無(wú)限長(zhǎng)久的。但是，一種穩(wěn)定狀態(tài)常只需經(jīng)過(guò)很暫短的時(shí)間，幾秒鐘或遠(yuǎn)不到一秒，便很接近另一種穩(wěn)定狀態(tài)了。因此，實(shí)際上的過(guò)渡時(shí)間，常是暫短的。)實(shí)際的過(guò)渡時(shí)間雖短，但過(guò)渡過(guò)程的研究卻有很重大的意義。因在暫短的過(guò)渡時(shí)間中，電路內(nèi)某些部分的電流或電壓可能大于它穩(wěn)定狀態(tài)的好多倍。即出現(xiàn)所謂過(guò)電流或過(guò)電壓現(xiàn)象，可能損壞電路中的某些元器件。34)如，開(kāi)關(guān)設(shè)備合閘產(chǎn)生沖擊電流與電壓相角的關(guān)系，分?jǐn)鄷r(shí)的瞬態(tài)恢復(fù)電壓（），截流過(guò)電壓等等都涉及到過(guò)渡過(guò)程（雙能量轉(zhuǎn)換或單能量過(guò)渡）。制定開(kāi)關(guān)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，許多內(nèi)容的理論基礎(chǔ)都涉及到電路的過(guò)渡過(guò)程。3. 電力系統(tǒng)短路類型及發(fā)生概率13的P129

28、，16的P7，17 的P327 表1 短路類型及其發(fā)生概率35 a) 電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，除中性點(diǎn)專門接地（如有時(shí)）外，相與相之間或相地之間都是絕緣的。 b) 短路指，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行以外的，相與相之間或相與地之之間發(fā)生的短接。在三相系統(tǒng)中，簡(jiǎn)單的短路故障共有四種類型。各類型及統(tǒng)計(jì)發(fā)生的概率如表1所示。 c) 其中，三相短路時(shí)，三相回路仍然是對(duì)稱的，故稱對(duì)稱短路；其他三種短路均使三相回路不對(duì)稱，故稱為不對(duì)稱的短路。 d) 雖然三相短路很少發(fā)生，但后果較嚴(yán)重，必然給以足夠的重視。三相出線端短路開(kāi)斷與關(guān)合試驗(yàn)簡(jiǎn)稱開(kāi)斷與關(guān)合試驗(yàn)，是開(kāi)關(guān)設(shè)備基本的短路試驗(yàn)。363.5 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)三相短路故障開(kāi)

29、斷時(shí)的工頻恢復(fù)電 壓12的P133 （a）等值電路圖 （b）矢量圖 圖8 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)三相短路故障A相熄弧后的等值電路與矢量圖 a) 圖8示中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)（只考慮感抗XL，而忽略電阻）發(fā)生了三相短路，A相短路電流為： (UA為A相電壓，認(rèn)為三相相同）。LAAXUI37 b) 三相短路電流不同時(shí)過(guò)零，三相電流也不會(huì)同時(shí)熄滅。假定斷路器SP（試品）觸頭分開(kāi)后，A相短路電流首先過(guò)零，也先熄弧。此時(shí)，B、C兩相形成兩相短路，串聯(lián)起來(lái)，流經(jīng)B、C兩相的短路電流為： 。 仍落后線電壓 90。電 度。 c) 由圖8知，A極斷路器觸頭間的工頻恢復(fù)電壓為： ALALBCBCIXUXUI866. 0232B

30、CIBCUABCABBCNBNBABNAUUUUUUUU5 . 1232）得：代入（式而（式3）（式4） 由此可見(jiàn)，A相開(kāi)斷時(shí)，斷口間的工頻恢復(fù)電壓為 相壓的1.5倍，即首開(kāi)極系數(shù)（首相開(kāi)斷系數(shù)）為 1.5。38 d) A相熄弧后，B、C兩相的短路電流IBC經(jīng)過(guò)5ms（50HZ的90。電角度）也同時(shí)過(guò)零。電源電壓UBC(線電壓）將加在B、C兩極的觸頭間。如果電壓均勻分配，B、C兩極觸頭（斷口）間的工頻恢復(fù)電壓為：ABCUU866. 02(式5）可見(jiàn)，B、C兩相開(kāi)斷時(shí)，斷口間工頻恢復(fù)電壓只有相電壓的0.866倍，比A極工頻恢復(fù)電壓低42%。 e) 綜上分析，斷路器開(kāi)斷三相短路時(shí)，首開(kāi)極工頻恢 復(fù)

31、電壓高，而且承擔(dān)考核預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電壓的任務(wù) 12的P139，開(kāi)距也較小；后兩極工頻恢復(fù)電壓低 ，短路電流也小，而且是雙斷口串聯(lián)，容易熄弧。 開(kāi)斷三相短路故障的困難和關(guān)鍵在首開(kāi)極 ，若首開(kāi) 極能順利熄弧，一般后兩極均能順利熄弧，但燃弧39 時(shí)間長(zhǎng)5ms，觸頭燒損可能比首極要嚴(yán)重些。若延長(zhǎng) 5ms，兩后開(kāi)極電流過(guò)零仍不能熄弧，需再延長(zhǎng)10ms 到下一個(gè)零點(diǎn)才熄弧。把這種現(xiàn)象叫“滑相”。若斷 路器電壽命試驗(yàn)中出現(xiàn)滑相，說(shuō)明后開(kāi)極熄弧能力太 差，是熄弧惡化的信號(hào)，是下一次將要出現(xiàn)開(kāi)斷失敗 的先兆，必須停下來(lái)檢查處理。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，若三極真 空斷路器中，有一極的滅弧室有問(wèn)題，三相也能開(kāi)斷 。只是問(wèn)題滅弧室不

32、能充當(dāng)首開(kāi)極，需串在后開(kāi)極中 ，被另一只完好滅弧室開(kāi)斷（斷口有可能像異相接地 一樣承受線電壓。）f) 三相短路故障開(kāi)斷時(shí)的工頻恢復(fù)電壓、短路電流的變 化曲線見(jiàn)圖9。40圖9 三相短路故障開(kāi)斷時(shí)的電壓、電流變化曲線 413.6 針對(duì)短路關(guān)合與開(kāi)斷，真空斷路器合、分閘速度的合理設(shè)計(jì)183.6.1 關(guān)于合閘速度 a） 斷路器做機(jī)械壽命試驗(yàn)時(shí)的合閘是空載操作（冷態(tài) ）；短路關(guān)合（如運(yùn)行時(shí)關(guān)合到預(yù)伏短路上）時(shí)是 負(fù)載操作（熱態(tài)），一般，觸頭間有預(yù)擊穿，產(chǎn)生 電動(dòng)斥力和觸頭電磨損。但在預(yù)擊穿前，觸頭間仍 是冷態(tài)的（有電壓無(wú)電流）。對(duì)真空斷口，冷態(tài)下 的擊穿電壓是很高的。由于關(guān)合時(shí)，施加在觸頭間 的僅是額定

33、相電壓（ ）,比開(kāi)斷時(shí)的恢復(fù)電壓 低。根據(jù)試驗(yàn)研究，真空斷路器關(guān)合產(chǎn)生預(yù)擊穿時(shí) 的觸頭開(kāi)距很小。對(duì)銅鉻觸頭材料，12kV時(shí)在1mm以 內(nèi)，40.5kV時(shí)在2-3mm以內(nèi)。況且，合閘時(shí)無(wú)油緩沖3rU42 是加速運(yùn)動(dòng)，剛合速度總是大于平均速度，預(yù)擊穿 持續(xù)時(shí)間是很暫短的。根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)，真空斷路器 全程（全開(kāi)距）平均合閘速度，對(duì)12kV，以（0.4 0.5）m/s為宜；對(duì)40.5kV，以（0.6.）m/s為 宜。過(guò)大的合閘速度，對(duì)斷路器產(chǎn)生巨大的合閘沖 擊，合閘彈跳也會(huì)加長(zhǎng)，實(shí)有害而無(wú)利。 注：考慮短路關(guān)合對(duì)開(kāi)斷的影響，斷路器短路關(guān)合 能力按“co”(合分）進(jìn)行。b) 由于真空斷路器為對(duì)接式觸頭，超

34、程段觸簧壓力 大，斷路器負(fù)載特性較陡。有的設(shè)計(jì)，如采用具有 下降輸出特性的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，為保證在下限出 力下斷路器能可靠合閘，往往一味提高合閘速度（ 如12kV時(shí)，將平均合閘速度提高到1.5m/s左右）， 借助動(dòng)能沖上去，實(shí)屬不良設(shè)計(jì)。43 正確的作法應(yīng)是是，借助變比，減小合閘超程段斷路 器作用（歸算）到操動(dòng)機(jī)構(gòu)上的負(fù)載力，以降低負(fù)載 特性的陡度；同時(shí)，抬高操動(dòng)機(jī)構(gòu)合閘后期的出力 特性，使負(fù)載特性與機(jī)構(gòu)輸出特性匹配，才是良策。3.6.2 關(guān)于分閘速度 a) 前面已分析過(guò)，斷路器開(kāi)斷中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)三相 短路時(shí)，最困難的是首開(kāi)極。若首開(kāi)極的燃弧時(shí)間 為tg,則后開(kāi)兩極的燃弧時(shí)間（等于三極開(kāi)關(guān)的

35、總 燃弧時(shí)間）為tg+5ms(見(jiàn)圖9）。若斷路器觸頭分開(kāi) 后，首開(kāi)極完不成首開(kāi)任務(wù)（如開(kāi)距過(guò)小時(shí)），則 經(jīng)過(guò)3.3ms（假定分不同期為零），首開(kāi)極就自動(dòng) 轉(zhuǎn)接到下一個(gè)最臨近的電流零點(diǎn)極上了（將使首開(kāi) 極燃弧時(shí)間增長(zhǎng)3.3ms)。44 b) 對(duì)于既定真空滅弧室，首開(kāi)極的最小熄弧觸頭開(kāi)距是確定的，是其基本參數(shù)，是首開(kāi)極熄弧的充要條件。而首開(kāi)極燃弧時(shí)間tg，與初分速度（由斷路器提供）有關(guān)，是個(gè)導(dǎo)出參數(shù)。對(duì)已知斷路器，提高初分速度是縮短燃弧時(shí)間的關(guān)鍵。至于后開(kāi)兩極，工況較輕，首極開(kāi)斷后，即使分速再慢，經(jīng)過(guò)5ms的運(yùn)動(dòng)，開(kāi)距總大于首開(kāi)極，熄弧應(yīng)不成問(wèn)題，沒(méi)有必要要求過(guò)高的分閘速度。 c） 以銅鉻觸頭材料

36、、縱磁觸頭結(jié)構(gòu)、正常真空度的真空滅弧室為例，其首開(kāi)極最小觸頭開(kāi)距，12kV時(shí)為2-3mm(取3mm），40.5kV時(shí)為4-6mm(取6mm）。若12kV時(shí)，0-3mm開(kāi)距內(nèi)的初分速度為1m/s,即首開(kāi)極燃弧時(shí)間tg=3ms,總?cè)蓟r(shí)間為8ms。當(dāng)技術(shù)條件規(guī)定0-6mm的平均分速為1.2m/s時(shí)，則對(duì)應(yīng)時(shí)間為5ms,即兩后開(kāi)極是在開(kāi)距達(dá)到6mm后，再過(guò)3ms才45 熄弧的。若動(dòng)觸頭在6mm開(kāi)距時(shí)開(kāi)始分閘緩沖，則后兩極是在分速降低時(shí)熄弧的（當(dāng)然，分速下降有個(gè)時(shí)延）。過(guò)去要求，電弧應(yīng)在70%開(kāi)距內(nèi)熄弧，在70%開(kāi)距后緩沖，*即在動(dòng)觸頭高速運(yùn)動(dòng)中熄弧。若觸頭開(kāi)距為9mm,則熄弧開(kāi)距應(yīng)為6.3mm。而現(xiàn)

37、在看來(lái)，實(shí)際上兩后開(kāi)極是在6.3mm開(kāi)距之后熄弧的，規(guī)定0-6mm分速，對(duì)后開(kāi)極熄弧有多大意義，值得思考。對(duì)油斷路器，滅弧室有縱、橫吹弧道，分閘時(shí)，動(dòng)觸頭必須在高速運(yùn)動(dòng)中才能熄弧。若在分閘位置因油質(zhì)劣化斷口擊穿就會(huì)爆炸。而真空斷口不同，若分閘位置因毛刺閃絡(luò)，毛刺燒掉后就自行恢復(fù)。曾遇到過(guò)一臺(tái)12kV真空斷路器，作“合分”時(shí)，觸頭熔焊，而因分閘不同期拉開(kāi)的一極在不到1.5mm的開(kāi)距下,竟然開(kāi)斷了31.5kA的短路電流。46 注*：真空開(kāi)關(guān)研發(fā)早期 ，12kV開(kāi)距取12mm，分閘時(shí) 6mm開(kāi)距加上分閘油緩沖，所以只測(cè)0-6mm開(kāi)距的 平均分速。后來(lái)，不管何時(shí)加油緩沖，均測(cè)0-6mm 開(kāi)距的平均分速

38、。 d) 對(duì)當(dāng)今用的縱磁觸頭結(jié)構(gòu)，其工作原理就是能降低電 弧電壓Ug,當(dāng)電弧電流ig 一定時(shí)，降低電弧能量。所 以，電弧長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，對(duì)觸頭開(kāi)距和分速要求也較 低。在這種情況下，兩后開(kāi)極分速低，對(duì)分?jǐn)喔欣?e) 分閘過(guò)程，觸頭開(kāi)距的不同階段，承擔(dān)著不同的任務(wù)： 在首極熄弧開(kāi)距時(shí)，首極熄?。辉?0%80%開(kāi)距內(nèi)，后 兩極熄 弧，承擔(dān)動(dòng)態(tài)恢復(fù)電壓；在全開(kāi)距內(nèi)，承受斷 口絕緣試驗(yàn)電壓（電壓最高，但在冷態(tài)下）。對(duì)不同任 務(wù)配不同的分速。47 f) 結(jié)論性定義 對(duì)銅鉻、縱磁真空斷路器，應(yīng)改善其分閘特性： 1）理想的分速應(yīng)是先快后慢； 2）斷路器技術(shù)條件中，增加剛分速度的要求。原來(lái) 12kV 06mm

39、開(kāi)距分速，40.5kV 012mm開(kāi)距分速 僅作參考； 3）真空滅弧室應(yīng)提供首開(kāi)極最小觸頭開(kāi)距； 4）提高剛分速度的方法：加大超程階段觸簧作的功； 合閘時(shí)利用四連桿的死區(qū)原理；采用雙波紋管真 空滅弧室，使初分速度V。0；合理利用回路電動(dòng) 力等。483.7.1 交流電弧的伏安特性 電弧是電阻性質(zhì)的。交流電弧的伏安特性如圖10所示。其特性為負(fù)特性，即電弧電流增大，電弧電阻減小，電弧電壓下降。因此，交流電弧的伏安特性呈馬鞍形。影響伏安特性的因素有電弧長(zhǎng)度、電極材料和介質(zhì)的種類等。由于電流交變及弧柱熱慣性的影響，在同一電流下，在電流上升和下降階段的電弧電壓有一定的差別，電流上升階段的電弧電壓總比下降階

40、段的高。 圖10 交流電弧的伏安特性 ig-電弧電流；ug-電弧電壓；u1-燃弧尖峰；u2-熄弧尖峰3.7 交流電弧的伏安特性及熄滅方式 12的P106、116，15的 P41493.7.2 交流電弧的熄滅 交流電弧的熄滅有以下三種方式： a)強(qiáng)迫熄?。ㄏ蘖鳎涸诠ゎl電流起始上升階段，由于 電弧電壓ug很高（相當(dāng)電弧電阻很大），電源電壓不 足以維持電弧的燃燒，電弧電流很快被減小到零而熄 滅，如圖11所示。這種滅弧方式，在預(yù)期短路電流達(dá) 到峰值之前就被熄滅了，具有限流作用。限流熔斷器 ，及低壓塑殼限流斷路器開(kāi)斷短路故障即屬于這種情 況。這種滅弧方式與直流電弧熄滅相同，在感性元件 時(shí)將出現(xiàn)過(guò)電壓。

41、圖11 交流電弧強(qiáng)迫熄滅時(shí) 的電流波形50 b)截流開(kāi)斷：工頻電流（自然）過(guò)零之前，在外界因素干擾下，電弧燃燒不穩(wěn)定，導(dǎo)致電弧電流瞬時(shí)降到零，電弧熄滅，如圖12所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)的滅弧能力強(qiáng)，被開(kāi)斷電流又不大時(shí)，可能出現(xiàn)這種截流現(xiàn)象。如真空開(kāi)關(guān)開(kāi)斷小電流時(shí)，可能截流。如為小電感電流，可能出現(xiàn)截流過(guò)電壓（ ）。不過(guò)，現(xiàn)代真空開(kāi)關(guān)的截流值都很小，不成為使用中的障礙了。 注：截流一般發(fā)生在電流下降階段 ，截流值以瞬時(shí)值表示。dtaiL圖12 交流電流截流時(shí)的 電流波形 io-截流值51 c) (自然）過(guò)零熄弧 1）在大多數(shù)開(kāi)關(guān)設(shè)備中，電弧電壓遠(yuǎn)低于電源電壓 ，電源電壓足以維持電弧燃燒，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)迫熄 弧，

42、電流較大時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)截流，而是在電流 零點(diǎn)時(shí)熄滅的。交流電弧電流每半個(gè)周波過(guò)零一 次，50Hz時(shí),每秒有100次零值。在過(guò)零前，電源 輸入弧隙的功率（能量）急劇下降，過(guò)零時(shí)，輸 入功率為零，弧隙溫度迅速降低，是交流電弧熄 滅最有利的時(shí)刻。在某次電流過(guò)零后，電弧熄滅 ，觸頭間不復(fù)燃，電路被開(kāi)斷。 2）電流過(guò)零后，弧隙同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)恢復(fù)過(guò)程：斷口 介質(zhì)強(qiáng)度恢復(fù)；電源恢復(fù)電壓上升。若前都大于 后者，則電弧最終熄滅，電路開(kāi)斷；反之，弧隙 被擊穿，電弧復(fù)燃，等待下一次電流過(guò)零。52 3）在開(kāi)斷大電流時(shí)，介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)過(guò)程，包括熱擊穿和電擊穿兩個(gè)階段 （1）熱擊穿階段：電弧電流過(guò)零之初，弧隙介質(zhì)溫度仍很高

43、，熱游離使弧隙有一定的電導(dǎo)，恢復(fù)電壓加在弧隙上，弧隙流過(guò)弧后電流。一方面，電源通過(guò)弧后電流給弧隙提供能量；另一方面，弧隙又將能量傳給周圍介質(zhì)。若提供能量大于傳擊能量，弧隙溫度將不斷上升，導(dǎo)致?lián)舸?，稱為熱擊穿。防止熱擊穿階段復(fù)燃的基本措施，是加強(qiáng)冷卻，增加消游離，即提高開(kāi)關(guān)裝置的熄弧能力。 （2）電擊穿階段：是在上述開(kāi)斷大電流的熱擊穿階段之后繼續(xù)發(fā)生的，或在開(kāi)斷小電流時(shí)，電弧電流之后立即發(fā)生的。由于弧隙溫度已降低到3000K4000K以下，熱游離已基本停止，弧隙轉(zhuǎn)變?yōu)榻橘|(zhì)。在此恢復(fù)中，如發(fā)生復(fù)燃，則與氣體介質(zhì)擊穿53 過(guò)程相似，稱為電擊穿。防止電擊穿的主要措施，是提高弧隙介質(zhì)強(qiáng)度增長(zhǎng)速度。如建立

44、足夠的觸頭開(kāi)距及提高斷口耐受恢復(fù)電壓的能力。 4） 過(guò)零熄弧開(kāi)斷時(shí)的電流波形見(jiàn)圖13 圖13 過(guò)零熄弧開(kāi)斷時(shí)的電流、電壓波形 u-電源電壓；ug-電弧電壓；ig-電弧電流； to-一起弧瞬間；tg-燃弧時(shí)間543.8 中壓真空斷路器的基本短路試驗(yàn)方式與預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電 壓的關(guān)系3的P60、表12,12的P129、P139、P145 表2 用兩參數(shù)表示的額定電壓12kV40.5kV預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電壓的標(biāo)準(zhǔn)值 （摘自GB1984-2003的表12）55 aa)中壓真空斷路器短路開(kāi)斷的所有試驗(yàn)方式的預(yù)期TRV,均用兩參數(shù)表示（波形見(jiàn)圖3）。其瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率為uc/t3,uc取決于斷路器的額定電壓ur

45、，t3與固有振蕩頻率fo有關(guān)。影響fo的主要是電網(wǎng)接線、斷路器在電網(wǎng)中安裝的位置及電網(wǎng)中主要元件（如發(fā)電機(jī)、變壓器等）的電感、電容與電阻值。 b)從滅弧角度來(lái)看，在開(kāi)斷短路故障時(shí)，瞬態(tài)恢復(fù)電壓具有決定性的意義，是分析研究的重點(diǎn)。通常，提到的恢復(fù)電壓往往就是指瞬態(tài)恢復(fù)電壓。 注：通常只計(jì)算首開(kāi)極的瞬態(tài)恢復(fù)電壓。 c)中壓真空短路器，在進(jìn)行短路開(kāi)斷能力和電壽命試驗(yàn)時(shí)，廠家為使電壽命后斷口間的狀態(tài)檢查電壓容易通過(guò)（是電壽命試驗(yàn)是否合格的判據(jù)之一），開(kāi)斷試驗(yàn)往往按T60T100sT100a（若有時(shí)）T30T10的56 程序安排。認(rèn)為T30、T10開(kāi)斷試驗(yàn)容易通過(guò)，且對(duì)觸頭表面有電拋光作用。但從表2中各

46、試驗(yàn)方式下的TRV分析，T30、T10的電弧能量確實(shí)小些，但瞬態(tài)恢復(fù)電壓的上升率uc/t3并不比T60、T100低。好在真空斷路器沒(méi)有明顯的臨界電流。所以，從表2分析，通常采用的上述真空斷路器開(kāi)斷能力和電壽命試驗(yàn)各方式試驗(yàn)程序，可能并不一定是最佳的選擇。3.9 用于自動(dòng)重合閘方式的額定電壓40.5kV及以下的E2級(jí) 真空斷路器電壽命常用試驗(yàn)方法比較 這些年來(lái)，開(kāi)關(guān)行業(yè)上，常將這類真空斷路器的電壽命（稱為延長(zhǎng)的電壽命），和這類斷路器的短路關(guān)合和開(kāi)斷能力（按基本短路試驗(yàn)方式驗(yàn)證，相當(dāng)E1級(jí)斷路器的基本電壽命）兩項(xiàng)試驗(yàn)合并在一臺(tái)斷路器上進(jìn)行，中間不進(jìn)行修整。其具體操作順序、次數(shù)見(jiàn)表3。57 表3 用

47、于自動(dòng)重合閘方式的額定電壓40.5kV及以下的E2級(jí) 真空斷路器電壽命+短路關(guān)合和開(kāi)斷能力試驗(yàn)常用操作 順序（修改采用JB/T 3855-2008的表1）58 a）表3中序列1，是IEC標(biāo)準(zhǔn)新規(guī)定的，更符合電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行工況，累計(jì)開(kāi)斷電流千安數(shù)大于序列4。但試驗(yàn)次數(shù)多、時(shí)間長(zhǎng)、試驗(yàn)費(fèi)用也昂貴。試驗(yàn)次數(shù)一多，出現(xiàn)異常情況的概率一定時(shí)，次數(shù)就會(huì)增加。目前，已有廠家這樣試驗(yàn)。 b) 表3中序列4，是我國(guó)的開(kāi)關(guān)行業(yè)慣用作法。目前，大多數(shù)廠家還在這么試驗(yàn)。 c) 電弧電流越大，觸頭電磨損越大。序列1中，100%的開(kāi)斷次數(shù)只有6次，而序列4最多達(dá)50次。從電磨損角度看，兩者是否等價(jià)，有待分析研究。3.10

48、額定短路開(kāi)斷電流的直流分量（非周期分量、自由分量）的確定及分析3的P18、圖9、附錄I,12的P34，13的P134，16的P859 a) 由輔助動(dòng)力脫扣的斷路器，短路開(kāi)斷時(shí)直流分量的百分?jǐn)?shù)（%dc)，是基于時(shí)間間隔（Top+Tr)和時(shí)間常數(shù)，從圖14查出來(lái)的（也有計(jì)算公式）。其中，Top是斷路器首先分閘極的最短分閘時(shí)間，Tr是額定頻率的一個(gè)半波時(shí)間（50Hz時(shí)為10ms),是繼電響應(yīng)時(shí)間。是時(shí)間常數(shù)，與斷路器額定電壓、線路的X/R比值等因素有關(guān)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間常數(shù)1=45ms，足以覆蓋大多數(shù)工況；還有特殊工況下的時(shí)間常數(shù)，其值與斷路器額定電壓相關(guān)，如40.5kV及以下時(shí)4=120ms。某些特殊工況

49、下，如靠近發(fā)電機(jī)的斷路器，可能要求更高的值。 注：直流分量的計(jì)算公式： 。/)(100d%TrTopec60 b) 過(guò)大的直流分量，使短路電流不對(duì)稱。大、小半波的時(shí)間和電流值有較大的差異。斷路器觸頭分離時(shí)，遇到大半波電弧能量大，但電流過(guò)零時(shí)觸頭開(kāi)距也大；遇到小半波時(shí)電弧能量小，但過(guò)零時(shí)觸頭開(kāi)距也小。GB1984-2003規(guī)定，如果直流分量不超過(guò)20%，額定短路開(kāi)斷電流僅由交流分量有效值表征，即不考慮直流分量的影響，只作T100s(對(duì)稱開(kāi)斷）；若大于20%時(shí)，還要作T100a(非對(duì)稱開(kāi)斷），要考慮直流分量的影響。 c) 直流分量產(chǎn)生的原因，是為使短路前后的過(guò)渡過(guò)程瞬間電流不突變。直流分量起始值的

50、大小，與系統(tǒng)短路時(shí)（試驗(yàn)時(shí)即合閘開(kāi)關(guān)合閘時(shí)）電源電壓的相位、及短路初始回路的工作電流值有關(guān)。在電壓峰61 值處關(guān)合，產(chǎn)生一個(gè)對(duì)稱的短路電流及最長(zhǎng)的預(yù)擊穿電??；在電壓零點(diǎn)關(guān)合，旡預(yù)擊穿，但產(chǎn)生一個(gè)完整的非對(duì)稱電流，短路電流的非周期分量最大，短路電流的峰值也最高。不管直流分量的起始值有多大，都將按時(shí)間常數(shù)衰減到零。短路關(guān)合試驗(yàn)時(shí)，為獲得預(yù)期峰值電流，要選擇合閘相角（選相合閘）。 d) 短時(shí)的直流分量產(chǎn)生短路沖擊電流。額定峰值耐受電流（IP）等于額定短時(shí)耐受電流（Ik)的2.5倍。2.5=1.8 ，把“1.8”稱為沖擊系數(shù)（K)。K等于沖擊電流值與周期分量電流的比值，K=1。當(dāng)短路發(fā)生在發(fā)電機(jī)或大容

51、量電動(dòng)機(jī)附近時(shí)，K=1.9（1.9 =2.7）。其他情況下， 取K=1.8。2262 e) 圖14中的時(shí)間常數(shù)，僅對(duì)三相故障電流有效。時(shí)間Top是三極斷路器首分閘極的最短分閘時(shí)間。這個(gè)時(shí)間是所有工況（空載或負(fù)載）下的實(shí)測(cè)最短值，而不是技術(shù)條件規(guī)定而沒(méi)有驗(yàn)證過(guò)的最短值。舉個(gè)例子，若Top=20ms，Top+Tr=20ms+10ms=30ms,則從圖14，1=45ms曲線上查得的直流分量為50%多。直流分量等于20%的Top60ms。 注：GB1984-2003的3.7.133定義的分閘時(shí)間，是從 分閘脫口器帶電時(shí)刻到所有各極弧觸頭均分離 的時(shí)間間隔，而不是首開(kāi)極。若分閘不同期性 大于零，則定義的

52、分閘時(shí)間大于Top。63643.11 負(fù)荷開(kāi)關(guān)-熔斷器（配有撞擊器）組合電器轉(zhuǎn)移電流及 其確定方法7 a) 轉(zhuǎn)移電流（撞擊器操作）定義見(jiàn)2.65。轉(zhuǎn)移電流取決 于熔斷器觸發(fā)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘時(shí)間（To),和熔斷器的 時(shí)間-電流特性的分散性（偏差，熔化時(shí)間之差為 T)。在轉(zhuǎn)移點(diǎn)附近，三相故障條件下，最快的熔體熔 化成為首開(kāi)極，其撞擊器開(kāi)始使負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘，其余 兩極承受減小的電流(87%),它或者被負(fù)荷開(kāi)關(guān)開(kāi)斷， 或都被剩下的熔斷器開(kāi)斷。轉(zhuǎn)移點(diǎn)，指負(fù)荷開(kāi)關(guān)分開(kāi) 和（第二只）熔體熔化同時(shí)出現(xiàn)的時(shí)刻。 b) 組合器的額定轉(zhuǎn)移電流（Itransfet),是組合電器中 的負(fù)荷開(kāi)關(guān)能夠開(kāi)斷的最大轉(zhuǎn)移電流有效值。

53、對(duì)給定 組合電器的轉(zhuǎn)移電流，一般應(yīng)小于其額定轉(zhuǎn)移電流。65 c) 給定組合電器的轉(zhuǎn)移電流，按圖15確定。圖中給出所選熔斷器的可能最小時(shí)間-電流特性，和最大時(shí)間-電流特性（由熔斷器廠家提供）。時(shí)間Tm1在最小特性上，是在三相故障電流I1下首先動(dòng)作的熔斷器的熔化時(shí)間。時(shí)間Tm2是第二動(dòng)作的熔斷器的熔化時(shí)間，其值要短于最大時(shí)間-電流特性上兩相電流0.87I1對(duì)應(yīng)的時(shí)間（這是由于第二個(gè)動(dòng)作的熔斷器已經(jīng)過(guò)了Tm1的三相電流I1）。熔化時(shí)間之差為 T，轉(zhuǎn)移點(diǎn)出現(xiàn)在 T等于熔斷器觸發(fā)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘時(shí)間T。當(dāng)熔斷器觸發(fā)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘時(shí)間處在0.05s0.3s之間（實(shí)踐中通常用的值）時(shí)，則可用如下簡(jiǎn)化方法確定轉(zhuǎn)

54、移電流：轉(zhuǎn)移點(diǎn)發(fā)生在熔斷器觸發(fā)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘時(shí)間66 To= T=1.1Tm1或Tm1=0.9To,Tm2=Tm1+ T=0.9To+To=1.9To 時(shí)。則轉(zhuǎn)移電流可以確定為：熔斷器的最小時(shí)間-電流特 性上，弧前時(shí)間等于0.9T。時(shí)的電流值。 圖15 轉(zhuǎn)移電流的實(shí)際確定To-熔斷器觸發(fā)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘時(shí)間；I1-實(shí)際轉(zhuǎn)移電流（一般小于額定轉(zhuǎn)移電流）67 d) 因變壓器二次端子直接短路，引起一次側(cè)故障時(shí)，具有較高的TRV值，組合電器中的負(fù)荷開(kāi)關(guān)不能開(kāi)斷這種故障。必須選擇合適的熔斷器單獨(dú)將此故障消除，而不能將開(kāi)斷職能轉(zhuǎn)移給負(fù)荷開(kāi)關(guān)。即要確保組合電器的轉(zhuǎn)移電流小于下面（式6）表示的一次故障電流（Is

55、c):ZIrI100sc （式6）式中：Ir-變壓器的一次側(cè)額定電流; Z-變壓器的短路阻抗百分比。684 本綜述涉及到的中壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷和關(guān)合型式試驗(yàn) 鑒于目前開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷和關(guān)合能力還不能用計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算，仍要靠試驗(yàn)。開(kāi)斷與關(guān)合試驗(yàn)的目的，是考核試品在規(guī)定條件下，開(kāi)斷與關(guān)合各種電路的能力，檢驗(yàn)樣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用材料、制造工藝及選配的操動(dòng)機(jī)構(gòu)等方面的正確性。 什么情況下進(jìn)行型式試驗(yàn)，按GB/T 11022-2011的6.1.1規(guī)定。4.1 斷路器類產(chǎn)品3,8 以有自動(dòng)重合閘能力、40.5kV及以下的E2級(jí)真空斷路器為例討論。4.1.1 型式試驗(yàn)項(xiàng)目 a) 強(qiáng)制性的：短路電流關(guān)合和開(kāi)斷試驗(yàn)

56、，電纜充電 電流開(kāi)合試驗(yàn);69 b) 適用時(shí)強(qiáng)制的：電壽命試驗(yàn)，異相接地故障試驗(yàn)，線路充電電流開(kāi)合試驗(yàn)，單個(gè)電容器組開(kāi)合試驗(yàn)，背對(duì)背電容器組開(kāi)合試驗(yàn)，失步關(guān)合和開(kāi)斷試驗(yàn)，并聯(lián)電抗器和電動(dòng)機(jī)的開(kāi)合試驗(yàn)（IEC61233)。4.1.2 試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)方法 優(yōu)選三極（整體）直接試驗(yàn)（沖擊發(fā)電機(jī)系統(tǒng)或網(wǎng) 絡(luò)試驗(yàn)裝置）。以電科院開(kāi)關(guān)所試驗(yàn)站為例，開(kāi)斷及關(guān) 合試驗(yàn)接線原理如圖16所示。 圖16 開(kāi)斷及關(guān)合能力試驗(yàn)接線原理 70 2211-保護(hù)斷路器；T-變壓器；201-保護(hù)斷路器；L-限流電抗器； 211-合閘斷路器；CT-磁位計(jì)；Ro-調(diào)頻電阻；Co-調(diào)頻電容； R-電阻分壓器；C-電容分壓器；SP-被

57、試品4.1.3 對(duì)試品的要求 a) 型式試驗(yàn)試品，應(yīng)與將要正式生產(chǎn)產(chǎn)品的圖樣和技術(shù)條件相符。試前，試品是新的和清潔的，操動(dòng)機(jī)構(gòu)為最低條件（如最低操作電壓），用于絕緣的氣體（如有時(shí)）為最低功能壓力。 注：真空斷路器的觸頭開(kāi)距，及合、分閘速度等，調(diào) 到技術(shù)條件規(guī)定的下限值。 b) 短路關(guān)合和開(kāi)斷試驗(yàn)，和主回路絕緣、短時(shí)耐受電流 和峰值耐受電流試驗(yàn)，應(yīng)在同一臺(tái)試品上完成。對(duì)于 自動(dòng)重合閘方式的E2級(jí)真空斷路器的電壽命試驗(yàn)，允 許用一臺(tái)新品進(jìn)行。71 c) 短路關(guān)合和開(kāi)斷試驗(yàn)后，試品應(yīng)符合GB 1984-2003的6.102.9規(guī)定的狀態(tài)。如仍能正常操作，承載、關(guān)合和開(kāi)斷其額定電流。對(duì)真空斷路器斷口，

58、進(jìn)行狀態(tài)檢查的耐壓試驗(yàn)（強(qiáng)制性的）應(yīng)合格。 4.1.4 出線端短路開(kāi)斷和關(guān)合試驗(yàn) a) 試驗(yàn)回路功率因數(shù)Cos0.15，頻率為額定頻率（50Hz),允差8%。 b）短路關(guān)合能力在試驗(yàn)方式T100s中驗(yàn)證。三極斷路器三極試驗(yàn)時(shí)，三極外施電壓的平均值不得低于額定相電壓值（未經(jīng)制造廠同意，不得超過(guò)該值的10%）。額定短路關(guān)合電流（峰值），對(duì)于額定頻率為50Hz、時(shí)間常數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值（45ms)時(shí)，等于額定短路開(kāi)斷電流交流分量有效值的2.572 倍（對(duì)特殊情況下為2.7倍，但與斷路器的額定頻率 無(wú)關(guān)）3的P23。 c) 短路開(kāi)斷電流，在觸頭分離瞬間測(cè)量。開(kāi)斷電流用交流分量有效值和直流分量百分?jǐn)?shù)表征（見(jiàn)2.

59、26）。各相開(kāi)斷電流交流分量有效值的平均值，應(yīng)不小于額定值，其偏差不得超過(guò)10%。短路開(kāi)斷電流的直流分量由圖14確定。短路電流過(guò)零后，瞬態(tài)恢復(fù)電壓（只在首開(kāi)極測(cè)量）的波形與實(shí)際回路條件和開(kāi)關(guān)特性有關(guān)。本綜述范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)設(shè)備的瞬態(tài)恢復(fù)電壓用兩參數(shù)表示，其波形見(jiàn)圖3，其預(yù)期瞬態(tài)恢復(fù)電壓參數(shù)值見(jiàn)表2。 d) 工頻恢復(fù)電壓，是各相（極）電弧均熄滅，瞬態(tài)恢復(fù)電壓（TRV)消失后，作用在斷路器斷口上的工頻穩(wěn)定電壓有效值，它應(yīng)不小于額定值的95%，并應(yīng)73 至少維持0.3s。對(duì)于三極斷路器進(jìn)行單極試驗(yàn)時(shí) （三極操作，單極通電），其工頻恢復(fù)電壓應(yīng)等于額 定相電壓與首開(kāi)極系數(shù)（1.5）的乘積。 e) 操作順序，

60、為用于快速自動(dòng)重合閘的額定操作順序 ：“0-0.3s-c0-180s-c0”。 f) 出線端短路的試驗(yàn)方式，由基本短路試驗(yàn)方式T10、 T30、T60、T100s和T100a組成。 1)試驗(yàn)方式T10、 T30、T60、T100s在額定操作順序下完成。在規(guī)定的瞬態(tài)和工頻恢復(fù)電壓下，分別開(kāi)斷10%，30%，60%,100%的額定短路開(kāi)斷電流。直流分量均小于或等于20%。試驗(yàn)方式T100s中的關(guān)合試驗(yàn)（兩個(gè)“C0”)和開(kāi)斷試驗(yàn)也可以分開(kāi)進(jìn)行（因要求的直流分量不同）。74 2）T100a在規(guī)定的直流分量、恢復(fù)電壓下，開(kāi)斷 100%額定短路電流時(shí)，進(jìn)行三個(gè)單分操作(長(zhǎng)、 中、短燃弧時(shí)間）。4.1.5