电压对电机产生的危害措施--真空断路器

近年来，真空断路器在电力系统中的应用越来越广泛，由此产生的一些问题也引起了人们的关注。由于真空断路器在截流、重燃或三相断开时会产生操作过电压，其操作过电压振幅值会使电机和其他设备绝缘突破，导体闪光，造成事故扩大，造成不应有的损失，人们逐渐意识到危害的严重性，因此开发了各种限制真空断路器操作过电压的设备，如金属氧化物避雷器力吸收器。结合过电压保护器等产品，但由于选择不当或保护设备的技术性能不适用或不考虑保护设备的特殊情况，事故仍不时发生。

1.真空断路器操作过电压对电机的危害。

真空断路器真空断路器的前后两侧。电容器是电机的等效电感和导体和变压器的等效电感；电容器是导体对地和相间的等效电容器。电机的等效电容器等。当真空断路器打开和切断电机电路时，有三种危害：截流过电压、多次重燃过电压和三个相同的截流过电压。

1.1截流过电压。

由于真空断路器具有良好的灭弧性能，当小电流打开和切断时，真空电弧将在过零前熄灭。由于电流突然切断，电机等电感绕组中的能量将不可避免地向绕组中的杂散电容器充电，并转化为电场能量。对于电机和变压器，特别是当空载或容量较小时，相当于大电感，电路容量较小，因此会产生较大的过电压，特别是在打开和切断空载变压器时。理论上，它可以产生较高的过电压，但由于触点和电路中某些电阻的损失和击穿，它对过电压值有相当大的抑制作用，但这种抑制作用有限，不能消除切断小电流时的过电压。因此，在使用真空断路器作为操作元件时，应安装过电压保护设备。

1.2多次重燃过电压。

多次重燃过电压是由于电弧间隙多次重燃，电源多次充电到电机电容器。在真空断路器切断电流的过程中，接触点的一侧是工作频率电源，另一侧是LC电路充放电的振荡电源。如果接触点之间的开口距离不够大，两个电压叠加后会突破电弧间隙，断路器的恢复电压会增加。如果接触点开口距离不够大，将发生第二次重燃、再次灭弧、再次重燃，导致多次重燃、多次充放电振荡、接触恢复电压、负载端电压，导致多次重燃过电压，损坏电气设备。实验表明，电机匝间绝缘的损坏主要是由于真空断路器多次重燃，特别是在切断电机启动电流时。

1.33同时开断过电压。

三相同时开断过电压是由于断路器首先开断相弧间隙产生重燃，流过相弧间隙的高频电流导致其他两相弧间隙中的工频电流快速过零，导致未开断相被切断，在其他两相弧间隙产生类似较大水平的截流现象，从而产生较高的操作过电压，产生的过电压加在相与相之间的绝缘上。在开断中小容量电机或轻负荷下，三相同时容易出现开断电压。

2.电机电路采用真空断路器。

由于电机绕组电感大，绕组匝间电容大。地面电容器和杂散电容器的存在相当于LC振荡电路。根据真空断路器操作过电压产生的机理，切断小电流时容易产生过电压，危及电机绝缘和电路电气设备。因此，为了保护电气设备的安全可靠运行，扩大真空断路器的应用范围，必须采取措施限制过电压的运行。目前，我国采取的措施包括安装金属氧化物避雷器（MOA）、三叉戟过电压保护器（TBP）、组合过电压保护器（JPB）等。

以K=1.15为冲击系数。

US=15.9~16.6(kv)6kV电机和6.3kV发电机。

US=25.6~26.8(kV)10kV电机和10.5kV发电机。

电机运行时的试验电压：Us'=1.5Ue。

U于6kV电机，Us'=9kV(有效值)，冲击值Us=12.7kV。

US'=15kV(有效值)U于10kV电机，冲击值US=21.2kV。

根据绝缘配合程序的要求，最小耐受电压水平应超过保护水平的15%。同时，由于10kV及以下系统未接地或通过消弧线圈接地，单相接地时，相电压应提高到线电压，允许运行2h。在这种情况下，避雷器将被严重过热和损坏。MOA避雷器保护电机的水平最差，从电机测试电压的计算值和表中列出的保护水平来看。虽然TBP和JPB优于MOA，但裕度太小，保护性能仍不理想。因此，当真空断路器产生过电压时，电机无法得到很好的保护。

目前，一些制造商已经开发和生产了RC电阻吸收器，旨在限制真空断路器的运行过电压，危及电机绝缘。它可以将大多数电路的运行过电压降低到电源电压峰值的2~2.5倍以下。目前，RC保护器有三种形式，即中性点直接接地的普通RC保护器；中性点不接地的RC保护器；双路RC过电压保护。普通RC保护器在单相短路时电容电流过大，导致电电路跳闸，特别是在高频重量场所，导致RC保护器电阻燃烧；虽然非接地RC保护器解决了电容电流过大的跳闸和燃烧电阻问题，但事故发生率略高；双路RC过电压保护器不仅解决了地面电路的高频振荡，而且解决了地面电流过大和R-C设备电阻燃烧的问题。

然而，无论哪种RC保护器应用于无接地系统，当电容电流不大于3~4A时，RC电路中的电容无疑会增加电路的电容电流。如果超过或接近规定值，可能需要安装电弧线圈或接地电阻来增加设备和投资，因此应正确分析和选择。

根据各厂家的数据，RC装置的电容为0.1μF，电阻为1001/ωC，ω=2πfn。10kV电路中的电容电流为:

Ic=Ue/Xc=Ue2πfnc。

=10×2×3.14×50×0.1。

=0.32(A)

6kV电路中的电容电流为：

6×2×3.14×50×0.1=0.2(A)

从上述计算可以看出，每个RC装置的电容电流将在0.2~0.32A之间。如果5~10个RC装置连接到母线上，电机电路的电容电流可能超过规定的允许值，则必须在电机的中性点安装电弧线圈或电阻，以保护设备的安全运行。因此，在电机电路中，特别是在发电机电路中选择设备时，不仅要考虑电机电路的电容电流，还要考虑分支电路的对地电容和RC装置的电容电流，以保护真空断路器，这往往被设计师和制造商忽视。操作经理。

3.发电机电路中真空断路器应注意的一些问题。

目前生产的真空断路器多为普通配电真空断路器，许多单位已广泛应用于一些中小型水电机组。考虑到安装过压保护装置的优点，电机电路和企业小型机组比使用少油断路器更简单、方便、无维护工作量、尺寸小、安装更换快。即便如此，在发电机电路中安装普通配电真空断路器仍存在一些缺点和不足。①随着运行时间的延长，发电机的绝缘水平逐渐下降，真空断路器的运行过电压与电机的绝缘水平几乎没有配合；②发电机电路断路器技术性能严格，使用条件严格。例如，切断直流分流标准要求发电机断路器的直流分量值大于60%或80%。

在项目的初步设计阶段，设备的选择是重要的工作之一。为了选择合适的设备，有必要初步估计发电机的电容电流。计算发电机电容值有多个不同的公式，其中一些参数需要电磁计算，在初步设计中的应用有限，因此美国通用电气公司的计算公式相对简单：

Cf=3kdsn/√Un(1+0.08Un)

类型：KD为0.0317带阻尼凸极电机；Sn为发电机容量；Un为发电机额定电压。

根据发电机额定相电压Ux获得发电机电容电流：Icr=ωCfux×10-6。

类型:Ux是发电机额定相电压(V)。

通过计算发电机电路的电容电流等条件，可以确定发电机电路是否采用真空断路器。如果采用真空断路器，采取哪些措施限制过电压运行，确定发电机中性点的接地方式。