和限制捎施。

　　金有限公司总经理助理兼生产部部长，从事生产技术管理和科研工作。

　　前言真空开关投人冶金工业应用后，特别是近年来的不断完善，使其得以十分广泛的利用，因其具有下列优点：燃弧时间短：用真空作为主触头间的绝缘介质和灭弧介质，其灭弧能力很强，在触头刚分离后，电流第一次过零时即切断电流；体积小、重量轻：只是一般少油开关体积的三分之一左右，其重量也只有少油开关的二分之一，原因是真空有极篼的绝缘强度和很小的触头开距；寿命长、维护简单、工作量少：尤其是适用于频繁操作，如冶金企业的电炉变压器控制；操作功率小，操作时的噪声及振动都小；不仅能开断工频，而且开断高频电流的能力很强；真。空开关中没有油，故没有爆炸危险。使得工作环境干净，不会危及工作人员及附近的易爆物。

　　真空开关的主要缺点是：在某些场合操作过电压较高，价格较贵。用真空开关开断电炉变压器时，可能产生幅值很篼的过电压，危及主绝缘和匝间绝缘，减少变压器的使用寿命。

　　1开断空载电炉变压器的过电压开关设备在开断和关合电路时，由于电路状态的突然改变，而造成操作过电压。由于弧后真空介质恢复速度很高，因此真空开关具有开断高频电流的能力。它在开断电流时，可能因截流造成过电压，也可能因重燃和切高频电流反复出现造成过电压。

　　开关合闸时，在触头间距很小，快要接触时产生予击穿过电压以及由于触头接触后发生弹跳，在弹跳过程中又发生截流和重燃，这就是产生合闸过电压。可见合闸过电压其实质仍然是截流和重燃切断电流而造成的，因此切断电路的过电压即能作为操作过电压的代表。其他开关设备也具有类似的过电压问题，只是真空开关切断高频电流能力强，截流水平较高，在某些场合下比较严重而已。

　　1.1截流过电压真空开关发展初期，截流过电压曾是很严重的，因为那时是采用截流水平很高的钨、钼作为触头材料，而现在的触头材料截流水平很低，已经不成为什么问题了。h 1.1.1截流过电压产生的原因I，在电感回路中（见），电流截断知，L中的电流为/，当真空开关S中的电流从/.突然降到零时，电感i中的电流不能突变，继续向电容C中充电，使得电容电压升高。

　　从能量转换观点看，发生截流时，电感、电容中都储存着一定能量，电感i和电容c中储存的能量分别为：JTfl/2/02L，ITC=l/2（￡m2cs2wC，这些能量全部转变为电容能量，即为负载侧可能出现的比较大电压i Ce2?1/2讲+1/2（￡n2cos2wC0当coso=l时，比较大电压为可见截流过电压是电感中储存的能量向分布电容转移造成的。截流前后电压波形如所示。

　　就空载变压器而言，回路的特征阻抗/很大。约数十千欧，即使/.很小，1~2A对10kV线路/02i/即比较大电压可简化为eraV；即幅值正比于截断电流/和负载侧特征阻抗之积。

　　1.1.2切断空载变压器的截流过电压切断空载变压器即切断变压器的励磁电流，因励磁电流不大，所以容易截断，空载变压器相当一个大电感，特征阻抗很大，理论上是要产生很高的截流过电压，但实际上由于能量转移要消耗一部分电压，触头间隙在恢复电压上升过程中发生击穿对过电压有抑制作用，因此，过电压的实际值要比理论值小得多，只有理论值的40%左右。

　　真空开关与变压器之间用电缆连接要比用架空线连接产生的截流过电压要小，因为电缆有较大的分布电容，负载侧波阻抗W下降了。

　　变压器的容量与截流过电压的关系是：容量越大，截流过电压幅值越小。原因是容量大励磁电流大，可能出现截流值越夫。另一方面容量大，励磁电感减小，分布电容大，所以特征阻抗随励磁电流增大而急剧减小，其特征阻抗与励磁电流乘积越小，因此截流过电压值小。

　　1.2多次重燃时造成的电压级升1.2.1发生电压级升的原因发生重燃，产生电压级升的根本原因是真空开关具有开断高频电流的能力，当触头正好在电流过零点前很短时间内分离，触头刚分离时，电流很快过零，真空电弧熄灭，这时触头之间的间隙很小，不能承受恢复电压，发生重击穿。击穿过程中流过触头间隙的电流含有高频分量，如果高频分量的幅值大于工频电流瞬时值的话，就会出现高频电流零点，高频电流零点被切断，切断后回路电容和电感可能发生高频振荡，产生高电压，这一电压再一次击穿触头间隙，并再一次在高频电流零点切断电流，产生更高的电压，击穿反复发生，电压不断提高，随着击穿次数增加，负载回路中储存的能量就越大，假如在某一次击穿后，不再击穿，那么储存的能量全部转移到电容C中，即产生很高的过电压（等值电路见）。

　　离频重击穿是不会无限重复下去的，因为触头开距在重复击穿过程中是不断增大的，耐压水平也不断提高，当耐压达到一定数值后，电感中的电流就比以前小了，负载屮的储存能量也减小了，比较后负载侧的过电压小于触头间的耐压强度，则重击穿不再发生，电压级升终止。由于过电压幅值受到触头耐压的限制，它不可能很高，但它的铎率却很高，振荡是在Cs-1-r-S-C回路中，角频率为：图中前半部分为高频重燃，后半部分频率相当于载流过电压频率。

　　2操作过电压的限制措施由前所述，用真空开关开断空载电炉变压器将产生幅值很高、陡度很大的操作过电压，对主绝缘及匝间绝缘都有很大危害。

　　为了保证电炉变压器安全运行及正常工作寿命，必须采取保护措施，曾对三台电炉变压器进行试验中采用了R-C阻容吸收装置及氧化锌避雷器保护装置，并收到了很好的效果。是真空开关加装保护后开断空载电炉变压器过电压概率曲线。

　　因为母线电感很小，所以c很高，可达1MHz. 1.2.2重燃产生的条件一般情况不易产生重燃，它要有下面条件依次发生才可能：触头必须在电流零点前很短时间内分离。工铎电流必须在零点断开，不出现明显截流。

　　重燃时回路产生高铎大电流，能出现高频电流零点，高频幡值必须大于工频瞬时值。

　　高频电流的幅值和频率必须在真空开关断开能办范围内。发生重燃回路是不多的，但在某些场合下却非常易发生，如切断电机的起动电流，电炉炉料发生陷落时，电炉电极触碰炉底时，切断变压器过载电流时可能发生重燃电压级升，在正常负载下不易发生。是真空开关切断3MVA电炉变压器时重燃过电压示波图。

　　由图可见，如不采取限制措施，比较高可达7U+，而采取措施后，可限制在3U+以下。

　　2.1并联R-C阻容吸收装置在试验中发现开断3MVA电炉变压器时，曾发生篼铎重燃过电压，对这种过电压只加并联电容是不行的，必须在电容中串人适当电阻，从而衰减、阻止篼频振荡发生，因为串人电阻后，高频电流很快衰减，限制了它的幅值，不能形成篼频电流零点，加了电容可以降低过电压前沿陡度的作用。

　　按负载设备冲击耐压水平选择。

　　相关资料指出，适用变压器负载的电阻选择为（见）：100ft，R过大会增加损耗，小些可以装于电容器内，R-CK收装置结线图运行方便。加装桂林生产的R-C 0.1）之队-10真空开关开断15MVA电炉变压器产生过电压的示波图见，在10次开断中比较篼过电压只有1.56U+. 22化锌避雷器一般避雷器是由放电间隙和碳化硅非线性电阻构成的，而氧化锌避雷器省去了放电间隙，只用ZnO非线性电阻。它比前者具有更好的非线性，它的伏安特性是：/=4产，氧化锌a=20~60，碳化硅ot=6~7，过电压后，电阻降低所焱要的时间是：碳化硅需要十分之几微秒，而氧化锌只需数毫微秒，因此氧化锌避雷器能限制波头很陡的过电压幅值，而不能降低过电压的陡度。

　　对于截流过电压，用ZriO避雷器保护是十分有效的，对级升过电压也有一定效果，但级升过电压陡度太大，应设法减缓陡度，因此它对保护变压器匝间绝缘效果是不大的，是用氧化锌避雷器保护15MVA电炉变压器实测过电压示波图。

　　3存在问通辽阳国际硼合金有限公司在全部电炉变压器上的真空开关供电回路中都采用了限制操作过电压防护措施，大多是氧化梓避雷器，在操作次数不频繁的情况时，运行效果良好，多年来没有出现异常情况，但近期在上级电源侧经常发生10kV母线麻间接地现象，初期误认为是配出电缆接地，经排确认是B01*炉（10kV、2.25MVA）的氧化锌避雷器过电压动作瞬间接地，经更换新的氧化锌避雷器后仍然没有减轻瞬间接地情况，因安装位置限制决定拆除氧化锌避雷器，更换为防护电容器后，瞬间接地现象也没有出现。

　　此事提示在真空开关操作特别频繁的场合，防护电容器的效果会更好些。

　　4结论4.1及时采取有效措施用真空开关开断电炉变压器时，可能产生幅值很篼（达71），陡度大的搡作过电压，对变压器的主绝缘及匣间绝缘都有很大危害，如不采取有效措施，将会大大降低变压器工作寿命。

　　42限制过电压措施以采用R-C装置为好，对载流过电压及重燃过电压都有明显效果。

　　4*3安装R-C装置或氧化锌避雷器安装距离电炉变压器越近越好。

　　根据国外经验：比较好同时采用R-C阻容吸收装置及氧化锌避雷器双套保护，效果甚佳。

　　此文是本人在该课铨的学习实践中的粗浅认知，难免有缺欠甚至错，误之处，望同行们予以批评指正，不胜感谢。