断路器断口间并联电阻的分析及应用

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1、断路器断口间并联电阻的分析及应用作者：佚名文章来源：不详点击数：更新时间：2008-9-2410:02:12肖艳萍成都水力发电学校，四川成都610071l引言    断路器是电厂、电网和用户的重要电气设备。当电力系统发生短路故障时，断路器应能迅速可靠地切断故障电路，以缩短电力系统的故障时间和减轻短路电流对电气设备的损害。另外，电力系统中的切、合空载线路，切空载变压器等操作引起过电压也与断路器工作性能有关。为了改善断路器的工作性能，常在断路器灭弧室断口上并联不同阻值的电阻。选择并联电阻大小的基本原则是：要保证完成主要

2、的任务，对所需辅助灭弧室的切断能力应尽可能的小。根据并联电阻的大小，可将其划分为低值并联电阻、中值并联电阻及高值并联电阻。如何将这三种不同阻值的并联电阻恰当地应用在具体电路中，从而保证断路器有良好的工作性能，即是本文着重要讨论的问题。2并联电阻的分析及应用2．1低值并联电阻    在断路器断口两端并联几欧到几十欧的低值并联电阻，是改善断路器工作条件的比较有效的方法。    如图1所示，L、R分别为发电机的电感和电阻，C为发电机的对地电容，电源电压为e。断路器设有两个断口：主断口D1和辅助断口D2。电阻Rb并联在主断

3、口D1上。当断路器开断电路时，主断口先打开把并联电阻接入。当主断口Dl问的电弧熄灭后再打开辅助断口D2，开断流经并联电阻的电流使电路完全开断，见图1。下面分析主断口和辅助断口的开断电流和电压恢复过程。    如图2(a)所示，主断口开断时通过断口的短路电流id和电源电压e满足以下关系：    忽略短路回路中的及，假定在电容充电的暂态过程中电源电压近似地保持不变，则图2(a)可简化为电压曲线。由此可见，采用并联电阻尼振荡后，恢复电压的最大值将不会超过工频恢复电压Ugh。恢复电压(Uhf)的最大上升速度则发生在t＝0时

4、，其值为duhf／dt=(Rb／L）Ugh，并联电阻愈小，恢复电压的上升速度就愈低。因此，采用并联电阻阻尼振荡后，主断口的开断将比较容易。，忽略流经电容C的电流，流经电感的辅助断口电流将为：        虽然作用在辅助断口上的瞬态恢复电压中仍有高频振荡，鉴于其工频恢复电压和开断电流都得到了一定程度的降低，所以，辅助断口的开断条件远比主断口容易。    另外，电容器组投入或开断电容器组重击穿时，都将产生很大的涌流。在断路器上加装低值并联电阻可以起到限制涌流的作用。    空气断路器KW—35／400型，采用了45Ω

5、的并联电阻。DW2—35R／630—16型多油断路器每断口并联电阻值70Ω或120Ω，均属低值并联电阻。2．2中值并联电阻    在断路器断口上并联中值电阻，可以改善断路器开断近区故障时的工作条件。近区故障是指离开断路器几百米至几公里的线路上发生的短路故障。在超高压电力系统中，当短路电流在25—65kA范围内，断路器开断近区故障时的工作条件较之直接开断在断路器出线端上的短路故障更为严重。以中性点接地的发电机近区单相接地故障为例，在0≤t≤2s／v的时间内，恢复电压的上升速度和第一个最大值可近似地写成：    上式说

6、明，恢复电压的上升速度和短路电流的大小成正比。因此，随着系统短路容量的增大，恢复电压的上升速度将增加，从而引起开断的困难。不过，电弧是否重燃还与U1有关。当s值减小时，I增大，恢复电压上升速度增大，但U1却下降，电弧可能不会重燃。反之，随着s值的增大，U1将增大，但由于I减小，恢复电压上升速度却减小了，电弧也不会重燃。可见电弧的重燃往往出现在恢复电压的上升速度不低而恢复电压的第一个最大值较高时，一般s＝0．5—8km时，这就是近区故障。此时断路器所开断的短路电流虽然比断路器出口短路时为小，但开断却更困难。    在

7、断路器断口上，并联以适当数值的并联电阻Rb可以改善断路器开断近区故障时的工作条件。Rb的数值可以用图5(a)计算。    图5中与C1串联的直流电源是用来取代C1上的起始电荷的。在0≤t≤2s／v时间内工1所呈现的阻抗非常大，可以认为是开路的。等值电路简化为图5(b)，此时恢复电压的最大上升速度为：    显然小于末加并联电阻时的值。可见并联电阻能降低恢复电压的上升速度。Rb愈小则效果愈好。如取Rb＝Z，恢复电压上升速度将减小为无并联电阻时的1／2。z值一般可取500Ω，为改善断路器在开断近区故障时的工作条件，并联

8、电阻的取值不能超出数百欧的数量级，属中值电阻范围。    在电力系统合空载长线时，由于电容以振荡回路的形式进行充电和过充电，造成操作过电压。通常在断路器上加装中值并联电阻来限制这种过电压。    图6为原理图。合闸时辅助断口D2先接通，此时长线经合闸电阻R6接人电源。由于合闸电阻的存在，D2合闸时长线电容上的电压振荡可得到阻尼。合闸电阻愈大阻尼作用愈强。在D