开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程
来源:    发布时间: 2015-09-07 09:59   1445 次浏览   大小:  16px  14px  12px


 

    如前所述,开关电器的功用在于关台和开断电路。所谓关合,就是通过开关电器触头的接

触,使触头问的电压由电源电压迅速降低到趋近于耳;所谓开断,就是通过触

 
    如前所述,开关电器的功用在于关台和开断电路。所谓关合,就是通过开关电器触头的接
触,使触头问的电压由电源电压迅速降低到趋近于耳;所谓开断,就是通过触头的分离,使触头
间的电压由趋近于零的数值迅速增至电源电压。触头两端电压的这一剧变,必然要在高压电路
中引起能量的重新分配,亦即将产生一电磁的暂态过程。开关电器在工作过程中,应能承受这
一由本身操作或别的开关电器操作引起的暂态过程的作用。在关合和开断的过程中,从对于开
关电器的触头损伤和迅速熔弧而言,最困难的任务莫过于关合和开断短路电流。但对于开关电
器和与之相联构设备的绝缘而言,开断电容性或小的电感性电流却是最危险的。为此,在介绍
具体高压开关电器之前,有必要先对其操作时引起的电路暂态过程进行分桥,以便了解其实际
工作条件,从而为深入领会每一开关电器的结构、工作原理和技术参数等打下理论基础。
    这一彦,先介绍开关电器关台和开断交流电力电路时的电流变化过程,以下几章再介绍开
断交流电力电路时引起的电压变化过程。辽宁德力西
52.1  电力系统中短路电流的暂态波形
电力系统中可能由于下列原因发生短路而使开关电器中流过短路电流;
1.由于雷击、操作过电压、绝缘的自然老化或人为的过失造成正在运行的设备或线路发生
短路。
    2.在规定的运行条件下将接地短路器按地。
    3l当设备或线路由于某种原因已被短接的情况下,误将开关电器关合。
    按照短路的相数以及电源中点和短路地点是否按地的情况,可以分为单相接地短路、两相
接地短路、两相不接地短路、三相接地短路和三相不接地短路五种。它们分别如固2.1所示。
    按照短路电流各相数值和波形的不同,它们又可分为两大类;
    L远离发电厂的输配电电网中短路;2.发电厂附近电网中短路。前者的单相和三相短路电
流基本相等,而两相短路电流较小;后者则单相短路电流最大,两相短路电流次之,三相短路电
流最小。但是16于一般开关电器的设计和试验标准都是按三相短路制订的,所以对后一种情
况,运行部门都是采取措施将单相短路电流的数值降低到三相短路电流的水平。为此,下面我
们特只对三相不接地短路的俏况进行分析。在分析时并采用下列假定:
    1d三相同时发生短路,没有先后的时差。
    2.短路过程是理想的,即短路地点相当于金属短接,电路中不存在电弧。
    一、赖配电电网中短路电流的特点
    按上述假定,当三相交流电路巾发生三相短路时,短路电流的变化过程可用一相中的短路
电流进行分析、其余两相短路电流的变化过程,只要将时间‘换以d一2”/3和外2”/3即可。
    设短路电流周期分量的幅值为f”,短路发生瞬间电源电压的相角为。,每相电路的电阻为
    在高压轴配电电网中,根据统计资料,三相短路时最大可能出现的冲击系数久。=L 8,即
相应于正因如此,所以高压电器标准中规定,开关电器的
额定短时耐受电流(动稳定电流)和额定短路关合电流应为其额定短路开断电流(后两术语的
定义见第七章)周期分量有效值的2.5(=/2×1.8)倍。
    小在给定的c咙P情况下,当。不同时,将得到不同的短路电流波形。回2.3表示在仰”=
o‘1情况下,相应于图中电源电压“不同的相角(分别以I,2,…,6表示)发生短路时,短路电
流i的波形。当短路发生瞬间电源电压处于负半波时,获得的i波形正好相图2.3的波形以时
间轴为镜像。由间2.3可见‘的波形并不和时间铀对称。当o<,/2时,,奇数半波的电流幅值
较大且半波的时间较长.而偶数半波的电流
幅值较小且半波的时间较短‘反之,
奇数半波的电流幅值较小月半波
的时间较短.而偶数半波的电流幅佰较大且
半波的时间较长。这一情况一直持续到。中
的非周期分量变减完毕为止。短路电流的这
一特性,对某些发生短路后相隔时间很短就
分开触头的断路器或熔断器的工作性能有很
大的影响。因为如果触头在电流大半被期间
分开(或熔体熔断),弧隙中产生电弧,则田电
流的幅值较大且燃弧时间较长,在灭弧过顿
中将发生下列现象;
    (1).电流过零时的下降速度di/d‘较小。
    (2).即使电路的功率固数角9“90。,电
流过零瞬间的工领恢复电压瞬时位将不等于此时核复电压的幅值。
    (3).弧柱直径较大,温度较高,电弧能量增大,如果灭弧介质对弧柱的冷却作用不变.则电
流过零时的弧隙介质恢复强度下降。
    (4).作用在电弧上的电动力加强。
    (5).在某些灭弧装置中,将使灭弧室内的压力过分升高或使喷口的堵塞时间延长。    由于这些原因,将使灭弧装置的工作条件不同于短路电流中仅有周期分旦的情况。至于1
们是使得灭弧条件加重还是减轻,则要视灭弧装置所采用的灭弧介质、灭弧原理和具体结构g
定,理论上很难下一普遍适用的结论。当开关电器的触头在小半波期间分开时,所产生的现另
除1、2项外,均与上述相反,因而同样也将使灭弧装置的工作条件发生变化。