开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程

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1、开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程电力系统中短路电流的暂态波形开断三相短路时流过开关电器弧隙的短路电流波形由于三相交流电路中各相电流过零时刻有先后，在对称情况下各相电流均相差120°依次先后过零。因此三极断路器在开断三相电路时，流过各极的电流过零时刻也有先有后。交流电弧熄弧总发生在电流过零时，三极断路器开断时也总是在某一极的电流过零时该极电弧首先熄灭，然后再是其它两极中的电弧或是同时熄灭或是先后熄灭。又由于三相系统的中性点接地方式和短路形式的不同，断路器各极在分断时的实际开断电流值和恢复电压的大小也不相同，即各极的负担不同，有的困

2、难，有的相对容易。把断路器分断时首先灭弧的一极称为首先开断极（first-pole-to-clear），简称为首开极。关合电容器组时暂态电流的波形目前电网中已广泛采用并联电容器组来调节电网电压，改善功率因数，降低线损，以提高供电质量和减少运行费用。由于电网调节的需要，投切电容器组的操作相对来说是比较频繁的。除了对投切电容器组时的操作过电压需进行研究外，还必须研究电容器组运行过程中的涌流问题。涌流(surgecurrent)是一个幅值比电容器正常工作电流大几倍至几十倍，持续时间很短的高频衰减电流。过大的涌流会造成系统中其它电器设备的损坏，因此

3、对可能出现过大涌流的场合，必须采取一定的措施，使涌流的大小限制在允许的范围以内。电容器组接入电网时，通常需要断路器来进行投切的操作。为了保护电容器免于内部故障时发生爆炸，电容器保护方式中以单台熔断器保护（即用一个熔断器单独保护一台电容器）为最简单，也比较可靠。因此一般电容器组的接线原理是：每一台电容器C（也称电容器单元）与一个保护用熔断器RD串联，然后多台并联后用一断路器DL接入电网。对于三相系统则每相电容器并联后以星形或三角形连接的方式接入电网。对于用作投切电容器组的断路器，除了考虑到开断电容电流的性能外，还要考虑合闸操作时合闸涌流的影响

4、以及是否会因合闸涌流而引起开断性能的变坏等。合闸涌流在系统中是一种暂态过电流，在它作用下保护用熔断器不能熔断，否则就是误动作，因此熔断器还必需具有一定的抗涌流能力。电容器分组投入时的涌流在实际运用中，由于容量上或运行上的需要，有时把电容器分成几个组，每个组由一台断路器控制再接入母线。电容器组各组间为并联，安装位置也相距较近，运行时电容器组将按顺序投入电网。在第一组投入时，所产生的涌流就是单组投入时的合闸涌流。第二组投入时，除由电源产生的涌流外，第一组已充电的电容器也要向第二组电容器充电，也产生涌流，所以在被投入的回路中所产生的涌流为上述两种

5、涌流的叠加。以后几组电容器投入时的情况与第二组的情况相同。只是在每投入一组后，已充电的电容器组的容量有所增大。与前面分析相同，当电源产生的涌流在达到其最大值时，因电容器组之间所产生的涌流（因频率更高）已经早就衰减完，即分组投入时的涌流主要取决于组间产生的涌流。所以分组投入时涌流的计算，只要计算电容器组投入电网时近旁已有电容器组在运行的情况即可。开断电容器组发生重击穿时的涌流在开断电容器时，若由于开关发生重击穿，相当于把电容器又投入电网，因而也要产生涌流。考虑最严重的情况，即在电源电压幅值时开断电容器组，且电容器上的电荷还来不及释放，又在反向

6、幅值时重击穿，此时相当于两倍电压幅值时投入电容器组，因此涌流幅值也加倍。若多次反复击穿，则涌流逐步更大，并将在电容器上产生很高的过电压。电容器组内电容器单元故障时的涌流由多台电容器并联成一个电容器组，当其中任一台电容器发生内部短路（整个单元全部短路）或外部短路故障时，那么其它健康的电容器均将向故障电容器放电而产生涌流。以短路发生在电容器上电压为最大值时，且各电容器之间的电感和电阻假定为L3和R3的情况来说明。涌流的限制对于电容器组合闸所产生的涌流，限制的常用方法有两种。一是串联电抗器，用一个约为容抗5％－6％的感抗与电容器组串联，就可大大限

7、制涌流的幅值，又可限制短路电流和正常工作时的谐波电流。另一是串联阻尼电阻来接通电容器，通常是在合闸断路器上加装并联电阻来使涌流减少。在采取了限制涌流的措施后，一般涌流均可限制到涌流倍数约为5－6倍。频率也只是工频的4－5倍。对于健康电容器的故障放电涌流来说。上述两种方法都不起作用。很显然，加长电容器的连接引线，可以增加电容器间的电感，从而降低实际产生的涌流。涌流的基本参数：