近年來，真空斷路器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，由此產(chǎn)生的一些問題也引起了人們的關(guān)注。由于真空斷路器在截流、重燃或三相斷開時(shí)會(huì)產(chǎn)生操作過電壓，其操作過電壓振幅值會(huì)使電機(jī)和其他設(shè)備絕緣突破，導(dǎo)體閃光，造成事故擴(kuò)大，造成不應(yīng)有的損失，人們逐漸意識(shí)到危害的嚴(yán)重性，因此開發(fā)了各種限制真空斷路器操作過電壓的設(shè)備，如金屬氧化物避雷器力吸收器。結(jié)合過電壓保護(hù)器等產(chǎn)品，但由于選擇不當(dāng)或保護(hù)設(shè)備的技術(shù)性能不適用或不考慮保護(hù)設(shè)備的特殊情況，事故仍不時(shí)發(fā)生。

1.真空斷路器操作過電壓對電機(jī)的危害。

真空斷路器真空斷路器的前后兩側(cè)。電容器是電機(jī)的等效電感和導(dǎo)體和變壓器的等效電感；電容器是導(dǎo)體對地和相間的等效電容器。電機(jī)的等效電容器等。當(dāng)真空斷路器打開和切斷電機(jī)電路時(shí)，有三種危害：截流過電壓、多次重燃過電壓和三個(gè)相同的截流過電壓。

1.1截流過電壓。

由于真空斷路器具有良好的滅弧性能，當(dāng)小電流打開和切斷時(shí)，真空電弧將在過零前熄滅。由于電流突然切斷，電機(jī)等電感繞組中的能量將不可避免地向繞組中的雜散電容器充電，并轉(zhuǎn)化為電場能量。對于電機(jī)和變壓器，特別是當(dāng)空載或容量較小時(shí)，相當(dāng)于大電感，電路容量較小，因此會(huì)產(chǎn)生較大的過電壓，特別是在打開和切斷空載變壓器時(shí)。理論上，它可以產(chǎn)生較高的過電壓，但由于觸點(diǎn)和電路中某些電阻的損失和擊穿，它對過電壓值有相當(dāng)大的抑制作用，但這種抑制作用有限，不能消除切斷小電流時(shí)的過電壓。因此，在使用真空斷路器作為操作元件時(shí)，應(yīng)安裝過電壓保護(hù)設(shè)備。

1.2多次重燃過電壓。

多次重燃過電壓是由于電弧間隙多次重燃，電源多次充電到電機(jī)電容器。在真空斷路器切斷電流的過程中，接觸點(diǎn)的一側(cè)是工作頻率電源，另一側(cè)是LC電路充放電的振蕩電源。如果接觸點(diǎn)之間的開口距離不夠大，兩個(gè)電壓疊加后會(huì)突破電弧間隙，斷路器的恢復(fù)電壓會(huì)增加。如果接觸點(diǎn)開口距離不夠大，將發(fā)生第二次重燃、再次滅弧、再次重燃，導(dǎo)致多次重燃、多次充放電振蕩、接觸恢復(fù)電壓、負(fù)載端電壓，導(dǎo)致多次重燃過電壓，損壞電氣設(shè)備。實(shí)驗(yàn)表明，電機(jī)匝間絕緣的損壞主要是由于真空斷路器多次重燃，特別是在切斷電機(jī)啟動(dòng)電流時(shí)。

1.33同時(shí)開斷過電壓。

三相同時(shí)開斷過電壓是由于斷路器首先開斷相弧間隙產(chǎn)生重燃，流過相弧間隙的高頻電流導(dǎo)致其他兩相弧間隙中的工頻電流快速過零，導(dǎo)致未開斷相被切斷，在其他兩相弧間隙產(chǎn)生類似較大水平的截流現(xiàn)象，從而產(chǎn)生較高的操作過電壓，產(chǎn)生的過電壓加在相與相之間的絕緣上。在開斷中小容量電機(jī)或輕負(fù)荷下，三相同時(shí)容易出現(xiàn)開斷電壓。

2.電機(jī)電路采用真空斷路器。

由于電機(jī)繞組電感大，繞組匝間電容大。地面電容器和雜散電容器的存在相當(dāng)于LC振蕩電路。根據(jù)真空斷路器操作過電壓產(chǎn)生的機(jī)理，切斷小電流時(shí)容易產(chǎn)生過電壓，危及電機(jī)絕緣和電路電氣設(shè)備。因此，為了保護(hù)電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，擴(kuò)大真空斷路器的應(yīng)用范圍，必須采取措施限制過電壓的運(yùn)行。目前，我國采取的措施包括安裝金屬氧化物避雷器（MOA）、三叉戟過電壓保護(hù)器（TBP）、組合過電壓保護(hù)器（JPB）等。

以K=1.15為沖擊系數(shù)。

US=15.9~16.6(kv)6kV電機(jī)和6.3kV發(fā)電機(jī)。

US=25.6~26.8(kV)10kV電機(jī)和10.5kV發(fā)電機(jī)。

電機(jī)運(yùn)行時(shí)的試驗(yàn)電壓：Us'=1.5Ue。

U于6kV電機(jī)，Us'=9kV(有效值)，沖擊值Us=12.7kV。

US'=15kV(有效值)U于10kV電機(jī)，沖擊值US=21.2kV。

根據(jù)絕緣配合程序的要求，最小耐受電壓水平應(yīng)超過保護(hù)水平的15%。同時(shí)，由于10kV及以下系統(tǒng)未接地或通過消弧線圈接地，單相接地時(shí)，相電壓應(yīng)提高到線電壓，允許運(yùn)行2h。在這種情況下，避雷器將被嚴(yán)重過熱和損壞。MOA避雷器保護(hù)電機(jī)的水平最差，從電機(jī)測試電壓的計(jì)算值和表中列出的保護(hù)水平來看。雖然TBP和JPB優(yōu)于MOA，但裕度太小，保護(hù)性能仍不理想。因此，當(dāng)真空斷路器產(chǎn)生過電壓時(shí)，電機(jī)無法得到很好的保護(hù)。

目前，一些制造商已經(jīng)開發(fā)和生產(chǎn)了RC電阻吸收器，旨在限制真空斷路器的運(yùn)行過電壓，危及電機(jī)絕緣。它可以將大多數(shù)電路的運(yùn)行過電壓降低到電源電壓峰值的2~2.5倍以下。目前，RC保護(hù)器有三種形式，即中性點(diǎn)直接接地的普通RC保護(hù)器；中性點(diǎn)不接地的RC保護(hù)器；雙路RC過電壓保護(hù)。普通RC保護(hù)器在單相短路時(shí)電容電流過大，導(dǎo)致電電路跳閘，特別是在高頻重量場所，導(dǎo)致RC保護(hù)器電阻燃燒；雖然非接地RC保護(hù)器解決了電容電流過大的跳閘和燃燒電阻問題，但事故發(fā)生率略高；雙路RC過電壓保護(hù)器不僅解決了地面電路的高頻振蕩，而且解決了地面電流過大和R-C設(shè)備電阻燃燒的問題。

然而，無論哪種RC保護(hù)器應(yīng)用于無接地系統(tǒng)，當(dāng)電容電流不大于3~4A時(shí)，RC電路中的電容無疑會(huì)增加電路的電容電流。如果超過或接近規(guī)定值，可能需要安裝電弧線圈或接地電阻來增加設(shè)備和投資，因此應(yīng)正確分析和選擇。

根據(jù)各廠家的數(shù)據(jù)，RC裝置的電容為0.1μF，電阻為1001/ωC，ω=2πfn。10kV電路中的電容電流為:

Ic=Ue/Xc=Ue2πfnc。

=10×2×3.14×50×0.1。

=0.32(A)

6kV電路中的電容電流為：

6×2×3.14×50×0.1=0.2(A)

從上述計(jì)算可以看出，每個(gè)RC裝置的電容電流將在0.2~0.32A之間。如果5~10個(gè)RC裝置連接到母線上，電機(jī)電路的電容電流可能超過規(guī)定的允許值，則必須在電機(jī)的中性點(diǎn)安裝電弧線圈或電阻，以保護(hù)設(shè)備的安全運(yùn)行。因此，在電機(jī)電路中，特別是在發(fā)電機(jī)電路中選擇設(shè)備時(shí)，不僅要考慮電機(jī)電路的電容電流，還要考慮分支電路的對地電容和RC裝置的電容電流，以保護(hù)真空斷路器，這往往被設(shè)計(jì)師和制造商忽視。操作經(jīng)理。

3.發(fā)電機(jī)電路中真空斷路器應(yīng)注意的一些問題。

目前生產(chǎn)的真空斷路器多為普通配電真空斷路器，許多單位已廣泛應(yīng)用于一些中小型水電機(jī)組。考慮到安裝過壓保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)，電機(jī)電路和企業(yè)小型機(jī)組比使用少油斷路器更簡單、方便、無維護(hù)工作量、尺寸小、安裝更換快。即便如此，在發(fā)電機(jī)電路中安裝普通配電真空斷路器仍存在一些缺點(diǎn)和不足。①隨著運(yùn)行時(shí)間的延長，發(fā)電機(jī)的絕緣水平逐漸下降，真空斷路器的運(yùn)行過電壓與電機(jī)的絕緣水平幾乎沒有配合；②發(fā)電機(jī)電路斷路器技術(shù)性能嚴(yán)格，使用條件嚴(yán)格。例如，切斷直流分流標(biāo)準(zhǔn)要求發(fā)電機(jī)斷路器的直流分量值大于60%或80%。

在項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)備的選擇是重要的工作之一。為了選擇合適的設(shè)備，有必要初步估計(jì)發(fā)電機(jī)的電容電流。計(jì)算發(fā)電機(jī)電容值有多個(gè)不同的公式，其中一些參數(shù)需要電磁計(jì)算，在初步設(shè)計(jì)中的應(yīng)用有限，因此美國通用電氣公司的計(jì)算公式相對簡單：

Cf=3kdsn/√Un(1+0.08Un)

類型：KD為0.0317帶阻尼凸極電機(jī)；Sn為發(fā)電機(jī)容量；Un為發(fā)電機(jī)額定電壓。

根據(jù)發(fā)電機(jī)額定相電壓Ux獲得發(fā)電機(jī)電容電流：Icr=ωCfux×10-6。

類型:Ux是發(fā)電機(jī)額定相電壓(V)。

通過計(jì)算發(fā)電機(jī)電路的電容電流等條件，可以確定發(fā)電機(jī)電路是否采用真空斷路器。如果采用真空斷路器，采取哪些措施限制過電壓運(yùn)行，確定發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)的接地方式。