高压真空断路器操作过电压对电机产生的危害与防治

摘 要：该文就高压真空断路器操作过电压对电机产生的危害进行了阐述，并提出了防治措施，具有一定借鉴意义。

关键词：真空断路器；过电压；防治

中图分类号：TM4 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）023(C)-0205-01

一、真空断路器操作过电压对电机产生的危害

高压真空断路器在煤矿高压供电中容易产生操作过电压，特别是开断启动过程中的电动机时，相间操作过电压可能会超过4倍的额定电压，严重危及电动机的绝缘。现已开发并投入使用的限制操作过电压的设备，如氧化锌避雷器，RC阻容吸收器组成过电压保护器等产品，但由于所选用保护和保护设备技术性能的不适应，及被保护设备的特殊情况，实际运行过程中事故仍有发生。

真空断路器电源、负荷侧均存在着电感和电容，真空断路器断开电机回路时产生截流过电压、多次重燃过电压及三相同时断开过电压等三种危害。

（一）截流过电压危害：由于真空断路器有良好的灭弧能力，当断开电流时，真空电弧在过零前就会熄灭，由于电流被突然切断，其滞留与电机等电感绕组中的能量必然向绕组的分散电容充电转变为电场能量，对于电机，特别是空载会因此产生大的过电压。

（二）多次重燃过电压危害：多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃，电源多次向电机电容进行充电而产生的，在真空断路器切断电流的过程中触头一侧为工频电源，另一侧为LC振荡电源。如果触头间的开距不够大，两个电源叠加后就会使电弧隙之间发生击穿，断路器的恢复电压就会升高，就会发生第二次重燃，甚至发生多次重燃现象，损坏电机。

（三）三相同时断开过电压危害：由于断路器首先断开相弧隙产生重燃时，流过该项弧隙的高频电流引起，其余两项弧隙中的工频电流迅速过零，致使未断开相也被切断，在其他两相弧隙中产生类似较大水平的截流现象，从而产生更高的操作过电压，产生的过电压是加在相与相之间的绝缘上。在断开中、小容量电机或轻负荷情况下，容易出现三相同时过电压。

二、电机回路使用真空断路器应采取的措施

由于电机绕组存在较大的电感器，以及绕组的匝间电容，对地电容和杂散电容的存在，相当于一个振荡回路。根据真空断路器操作过电压产生的原理，当切断电流时，容易产生过电压危害电机绝缘及回路电气设备。因此，必须采取措施限制操作过电压，以保护电气设备能安全可靠运行。目前，国内采取的措施有装饰金属氧化物避雷器（MOA），三叉戟过电压保护器（TBP）、组合式过电压保护器(JPB)等。以上三种设备均采用氧化锌阀片的主要元件。一般情况下，电机的出厂试验电压为：Us=2（2Ue+1）×0.75×K，K为冲击系数，一般取K=1.15。对10KV电动机：Us=25.6―26.8KV，电动机运行时的试验电压：Us=1.5Ue。对10KV电动机：Us=15KV，冲击值Us=21.2KV。根据绝缘规则的要求，耐电压水平最小应超出保护水平15%，同时由于在10KV及以下系统中中性点不接地或经过消弧线圈接地，且当发生单相接地时，其余相电压升至线电压，并允许运行2小时，在这种情况下，将使避雷器严重过热而损坏。目前，有些厂家研制并生产了旨在限制真空断路器操作过电压危及电机绝缘的新一代产品――RC阻容吸收器，它可使大多数电路的操作过电压降至电源电压的2―2.5倍以下，但是不管何种RC保护器，当它应用在不接地系统中时，按规程要求在电容器电流不大于3―4A时，可带负荷运行2小时。其RC回路中的电容无疑增大了回路的电容电流，如果超过或接近规程规定值则可能需要装设消弧线圈或接地电阻，增加设备和投资。因此应对其进行正确的分析和选用。根据厂家的资料，RC装置中电容量为0.1µF，电阻为100Ω，其容抗为Xc=1/ωC，ω=2πfn，在10KV回路电容电流为：Ic=Ue×Xc=10×2×3.14×50×0.1=0.32A，在6KV回路电容电流为；Ic=Ue×Xc=6×2×3.14×50×0.1=0.2A，从以上计算可知，每台RC装置的电容电流将在0.2―0.32A之间，如果在一条母线上连接多台RC装置，再加上电机回路的电容电流，有可能超过规程规定的允许值。那么电机中性点必须装着消弧线圈或电阻，以保护设备的安全运行。因此，在电机回路中选择设备时，不仅要考虑点击贿赂的电容电流，同时要考虑分支回路的对地电容和用于保护真空断路器的RC装置的电容电流。

结语：通过对真空断路器操作过电压原因分析和目前生产的保护设备的技术参数的计算，指出在电机回路中装设真空断路器时，必须有完善的保护设备来限制真空断路器的操作过电压，特别对电感负载在采用真空断路器作为操作元件时，应加装过电压保护设备，使煤矿高压供电系统更安全，可靠，经济地运行。

作者单位：淮沪煤电公司丁集煤矿机电管理办公室