高电压技术：12 操作过电压4

1、12.4 切除空载变压器产生的过电压12.4.1 过电压产生的物理过程 12.4.2 影响过电压的因素12.4.3 限制过电压的措施空载变压器在正常运行时表现为一激磁电感。切除空载变压器就是开断一个小容量电感负荷，会在变压器和断路器上出现很高的过电压。切除并联电抗器、消弧线圈、大型电动机等也属于切除电感性负载，也会引起类似的过电压。在切断小电感电流时，由于能量小，通常弧道中的电离并不强烈，电弧很不稳定；加之断路器去电离作用很强，可能在工频电流过零前使电弧电流截断而强制熄弧。弧道中电流被突然截断的现象称为“截流”。由于截流留在电感中的磁场能量转化为电容上的电场能量，从而产生了过电压。实验研究表明

2、：在切断100A以上的交流电流时，开关触头间的电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的；但当被切断的电流较小时（空载变压器的激磁电流很小，一般只是额定电流的0.55，约数安到数十安），电弧往往在电流过零之前提前熄灭，产生截流现象。12.4.1 过电压产生的物理过程 断路器开断前，电源在工频电压作用下，流过电流i为变压器空载电流iL与电容电流iC的相量和，由于C很小，故iC可以略去，则IIL 设被截断时iL的瞬时值为I0，而电感与电容上电压相等，uL=uC=U0.开断后在电感与电容中储存的能量各为：L，C构成振荡回路，当全部电磁能量转变为电场能时，电容C上的电压最大值Ucmax由下式求得： 若略去

3、截流时电容上的能量，则： 称为变压器的特征阻抗。 由此可见，截流瞬间的I0越大，变压器激磁电感越大，磁场能量越大。寄生电容越小，使同样的磁场能量转化到电容上，则可能产生很高的过电压。一般情况下，I0并不大，极限值为激磁电流的最大值，只有几安到几十安，可是变压器的特征阻抗很大，可达上万欧，故能产生很高的过电压。 产生这种过电压的原因是流过电感的电流在到达自然零值之前就被断路器强行切断，从而迫使储存在电感中的磁场能量转化为电场能量而导致电压的升高。以上介绍的是理想化了的切除空载变压器过电压的发展过程，实际过程往往要复杂得多，断路器触头间会发生多次电弧重燃，不过与切空线时相反，这时电弧重燃将使电感中

4、的储能越来越小，从而使过电压幅值变小。磁场能量转化为电场能量的高频振荡过程中，变压器是由铁耗和铜耗的，使过电压幅值有所下降。12.4.2 影响因素 (1)断路器的性能 切除空载变压器引起的过电压与截流数值成正比，断路器截断电流的能力越大，过电压就越大。 (2)变压器的参数 变压器L越大，C越小，则切除空载变压器过电压越高。当L中的磁场能量不变，C越小时，过电压也越高。此外，变压器的相数，绕组接线方式。铁芯结构、中性点接地方式、断路器的断口电容，以及与变压器相连的电缆线段、架空线段等，都会对切除空载变压器过电压产生影响。12.4.3 限制过电压的措施切除空载变压器过电压的特点是：幅值高、频率高，但持续时间短，能量小。因此限制并不困难。只要在变压器任一侧装上普通阀式避雷器就可以有效限制这种过电压。由于这种避雷器安装的目的是用来限制切除空载变压器过电压的，所以在非雷雨季节也不能退出运行。小 结在切断100A以上的交流电流时，开关触头间的电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的；但当被切断的电流较小时，电弧往往提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断（截流现象）。产生切除空载变压器过电压的原因是流过电感的电流在到达自然零值之前就被断路器强行切断，从而迫使储存在电感中的磁场能量转化