硅碳棒断路器操作过电压损坏电气设备绝缘的现象
真空硅碳棒断路器操作过电压具有随机统计性,与分闸相位有关。当分闸在回路电流过零点时,操作过电压最低;当分闸在回路电流峰值时,操作过电压最高。
常规配电回路中,真空硅碳棒断路器的分合闸次数少,分闸在回路电流峰值时的概率也非常低,很少出现硅碳棒断路器操作过电压损坏电气设备绝缘的现象。一般情况下,在硅碳棒断路器出线侧配置氧化锌避雷器来限制截流过电压就能满足使用要求。
硅碳棒断路器的熄弧特性是按照切断大电流(如正常负载电流或短路电流)设计的,只有在回路电流过零时电弧才能熄灭,这种工况反而不产生操作过电压。电弧炉冶炼电气回路中,真空硅碳棒断路器属于频繁投切的负荷开关设备,且一般在硅碳棒电炉变压器空载状态下投切,此时回路电流仅仅是硅碳棒电炉变压器的励磁电流,大容量变压器励磁电流占其额定电流的0.5%左右。真空硅碳棒断路器的灭弧能力相对于这种电流就显得很强大,从而使空载电流未过零之前就因强制熄弧而切断,即所谓的截流现象。由于存储在硅碳棒电炉变压器上的电磁能量无法突变,在硅碳棒电炉短网回路中电容的共同作用下,形成高频振荡,产生截流过电压。
生产一炉钢水硅碳棒断路器至少要开断一次,操作频繁,加之硅碳棒电炉变压器本身空载电感非常大,出现截流过电压的概率和截流过电压的幅值均比普通配电回路中大很多。像常规配电回路那样仅在真空硅碳棒断路器出线侧配置氧化锌避雷器,无法满足硅碳棒电炉变压器操作过电压保护要求。为此,需要设置阻容吸收装置来限制截流过电压,以某钢厂100 MVA硅碳棒电炉变压器为例,其供电系统单线图如图所示。
为进行简化分析,将切空载硅碳棒电炉变压器电路图做以下等效简化,如图2所示。图2中岛为串联电抗器电感及硅碳棒电炉变压器励磁电感,CT为硅碳棒电炉变压器及硅碳棒电炉冶炼短网等效电容,LS为电力系统电感。http://www.zbqunqiang.cn/
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