Ｄｉａｎｑｉｇ。ｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ｚｉｄ。ｎｇｈｕａ 兰三 主皇 阻容吸收器电阻漏装对系统操作过电压抑制影响分析 罗俊凯 庞海亮 （１．宝山钢铁股份有限公司本部炼钢厂，上海２０１９００；２．宝山钢铁股份有限公司钢管条钢事业部电炉厂，上海２０１９００） 摘要：通过ＬＦ炉炉用真空断路器故障案例分析了Ｉ＃ＬＦ炉系统过电压产生原理及Ｒ—Ｃ阻容吸收装置作用原理，得出漏装阻容吸 收装置电阻对１＃ＬＦ炉供配电设备所造成的影响及需注意的问题。 关键词： —ｃ阻容吸收装置；过电压；真空断路器；ＬＦ炉 １ 概述 ２００６年３月４日，宝钢股份炼钢厂１＃ＬＦ炉炉用真空断路 器一相真空泡绝缘击穿对地短路，系统保护跳闸导致Ｉ＃ＬＦ炉 停产。在对故障开关解体检查时发现断路器一相真空泡由于过 电压击穿，同时中部屏蔽罩以下陶瓷表面被电弧烧出大量的 “闪络”痕迹。故障情况如图１所示。 图１ 真空断路器真空泡绝缘击穿 由于故障时该断路器动作次数（７ ２００次）远小于其厂家保 证次数（１５ ０００次）。因此我们各方分析原因，最后查阅当初设计 图纸发现炉用变压器（４５ ＭＶＡ）一次侧用于过电压吸收的Ｒ—Ｃ 阻容吸收装置中的电阻（１００Ｑ、２ｗ）没有安装，致使该系统在没 有可靠的操作过电压保护抑制装置的情况下运行多年，最终导 致真空开关由于系统过电压被击穿。下面简要分析ＬＦ炉系统过 电压产生原理和 —Ｃ阻容吸收装置作用原理，并就阻容吸收装 置电阻缺失对ＬＦ炉供配电设备所造成的影响进行简要阐述。 ２ ＬＦ炉供配电系统过电压产生原理 ＬＦ炉系统由于其特殊性（相当于电炉），系统中一般会产 生２种操作过电压，即截流过电压和多次重燃过电压。下面我 们简要分析一下２种操作过电压产生的原理。 （１）截流过电压。截流过电压是指真空断路器切断空载炉 用变压器（４５ ＭｖＡ）时所产生的过电压。真空断路器在开断炉 用变压器空载电流时，真空电弧会产生截流现象，电流可能在 过自然零点前被切断。由于空载炉用变压器相当于一个大的电 感线圈，电流的变化速率 很大就会引起过电压的产生，其本 ｄ 质是电感中磁场的快速变化引起很高的感应电压。因此，真空 断路器切断空载炉用变压器一定产生操作过电压，此操作过电 压称为截流过电压。截流过电压作用在炉用变压器一次端子 上，经过连接电缆也作用在真空断路器触头上。截流过电压的 幅值 与截流电流，０和负载特征阻抗ｚ０的乘积成正比，即： Ｅ／ ＫＺ Ｖ （１） 式中，Ｋ一０．６，为衰减系数，它考虑电阻损耗导致 的衰减；ｚｎ 为特征阻抗； 为截流电流（Ａ）；Ｖ为系统额定电压（ｋｖ）。 其中： Ｚｏ＝、／ ／Ｃ（、Ｑ） （２） 式中，Ｌ为变压器激磁电感（Ｈ）；Ｃ为变压器等效电容（Ｆ）。 （２）多次重燃过电压。由于ＬＦ炉炉用变压器一次侧开关采 用真空断路器，而真空断路器触头间隙很小，３５ ｋＶ通常为 ２０￣２５ Ｉ１１ＩＴＩ，如果开断过程中介质强度的增长速度低于恢复电 压，触头间隙将被击穿导致电弧重燃。由于电弧的不稳定性，在 触头击穿过程中，流过触头间隙的电流会有高次谐波，系统中的 分布电感和电容就会产生高频振荡，产生更高的电压，触头间隙 再一次被击穿。过电压幅值随真空短路器触头间隙重燃次数的 增加而增高，如此多次反复产生的过电压称为多次重燃过电压。 ３ 一Ｃ阻容吸收装置抑制操作过电压的原理 正是由于ＬＦ炉系统伴随其炉用真空断路器的开断会产生 过电压，因此设计之初就考虑了加装阻容吸收装置来抑制其系 统操作过电压。下面我们简要分析一下 —Ｃ阻容吸收装置的作 用原理。首先，我们看图２单相电路Ｒ—ｃ吸收保护原理，当吸收 器 。Ｃ。）未接入时，开关ＺＫ开断后， 与Ｌ。组成一个振荡电 路，由于 很小，所以振荡频率很高，电压幅值也很高。加入吸 收器后，由于Ｃ。》ｃ０，Ｃ。可以忽略： 计，则电路等效为图３所示 ＲｌＣ１ 振荡电路。 ：：ｃ０ 厂． ＿Ｊ｛ｃ。Ｌ 一 Ｉ一 图２ Ｒ—Ｃ吸收保护原理 圈３ Ｒ－Ｃ－Ｌｏ振荡电路 Ｒ。Ｃ。 振荡电路中的振荡频率： ｆ＿－ ３） 其中，角频率Ｏ．９可用下式计算： ∞ ６ （４） 式中， 、／ ７ ，６＝ ＝Ｌ。 ＬＬ，ｏ 由式（３）可得出，当Ｒ ＞２、／ 时无振荡衰减波，当 １＝ ２、／ 时为临界状态，Ｒ 为临界电阻值。可以得出串 联电容Ｃ．可以增大炉用变压器的等效电容，进而有效地降低 特征阻抗 的值（参考式（１））从而降低过电压数值。同时，由 于电容电压不能跃变，所以电容也有减缓过电压前沿陡度的作 用，从而减少了向二次侧电容传递电压。串联电阻的目的是为 了在能量转化过程中能够消耗一部分能量，并能抑制ＬＣ回路 可能产生的振荡，从而有效地抑制过电压。当发生真空开关触 头重燃时，流过阻容回路的高频电流将按阻容所决定的衰减系 数迅速衰减，这样阻容电路就有效地防止了 （下转第１９页） 机电信息２０１２年第１８期总第３３６期１７ Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ｚｉｄｏｎｇｈｕａ◆电气工程与自动化＿ ＝！！ ！！！！！！！！！！！！ ！！！！！！＝＝＝＝＝＝Ｅ＝Ｅ！ｊＥ！± ｜曼！ 房。变压器室应设置在首层靠外墙的部位，并应在外墙上开门， 设计不明确等。 不能设置于建筑内部。配电房变压器室的房门或进风百叶要加 ３供电系统施工管理的意义 装金属网，以防止小动物、小昆虫进入其问，如室内的窗户是玻 璃窗户还要加上一层纱窗网格。（２）配电房、变压器室降温问 我国目前现行的供电系统施：［管理方法处于探索发展阶 题。配电装置应安装在通风良好的地方，利用自然风降温，如果 段，仍存在许多不足与偏差。随着电气工程在国民经济中所处 条件允许应该安装排风扇，强制室内通风。配电房还应留有室 地位的提高，尤其是对供电系统的强化性管理不容忽视，一方 外进排风口，形成有效的空气对流降温，在安装排风口时应注 面可以保证工程项目的整体进度和质量，另一方面可以有效促 意其防雨性。当然也可采用空调降温的方式，保持恒定的适合 进电气工程行业朝着全方位、立体化、多角度的方向发展。 室温。（３）配电装置的安全净距问题。供电系统中，在安全可靠 随着现代科学技术的不断发展，以及各个行业新型管理理念 的条件下，应尽可能地降低配电装置的成本，并且减小配电装 的不断提出，我国供电系统的施工ｊ 理也应顺应时代潮流，以科 置的占地面积，同时为了以后的发展，还应该准备充分的空间 学发展观为基础，建立低碳环保的理念，不断创新电气工程技术， 保证配电装置的可扩性。配电设备的外形尺寸、检修、搬运和维 完善供电系统施工管理，为国民经济发展带来巨大经济效益。 护的安全距离共同决定了配电装置的设计尺寸大小。在最小净 ４结语 距下，无论正常情况或者过电压，都不会发生电击穿。常见高压 配电装置的最小净距如表１所示。 电力工程离不开供电系统，供电系统离不开科学合理的施 表１ 高压配电装置室内各种通道的最小净宽单位：ｍ 工管理。一套可行性强、完整性高的施工管理方案，不仅是提高 经济效益的基础和动力，也是企业持续发展的保障。 ［参考文献］ Ｉ－１］梁玉华，文海波，颜杨平．浅析供电企业安全管理ＥＪ］．科教导 刊，２０１ｌ（１２）：１４７～１４８ ２．３民用供电系统施工管理过程中的常见问题 ［２］叶炳华．供电系统的施工管理［Ｊ］．科技向导，２０ｌｌ（３３）：２３７ 在日益发展的民用建筑上，供电系统运用十分广泛，但由 ［３］彭康杰．建筑机电工程中的安装施工管理措施探讨［．Ｉ］．工程 于施工人员大部分都是非专业员工，在施工管理过程中，经常 管理，２０１１，１０（７）：１７１～１７２ 遇到各式各样的问题：施工人员用电知识、技术不够安全，以及 ［４］张敬涛．浅谈电气工程中供电系统的施工管理［Ｊ］．中国新科 急救技巧不符合医学规定，很多操作为无证违章操作；电力施 技新产品，２０１ｌ（２Ｏ）：３６ 工管理制度不够完善，没有可持续性；由于缺乏专业知识，民用 收稿日期：２０１２—０４一Ｏ１ 供电系统没有结合民用用电的性质和要求进行合理配电，时常 作者简介：方翔高（１９７５－－），男，广东潮州人，电力工程技术工 出现用电紧张，或用电过于浪费的情况；屏蔽接地及消防供电 程师，研究方向：电力系统。 （上接第１７页） 触头重燃引起的内部过电压。 ４ Ｒ—Ｃ阻容吸收装置漏装电阻对系统设备的影响 由以上分析可知，在ＬＦ炉系统中加装阻容吸收装置可以 有效抑制系统过电压对电气设备绝缘的影响。参考原设计的 ＬＦ炉炉用变压器和真空断路器系统图（图４），可以看出漏装炉 用变压器一次侧阻容吸收装置中的电阻（１００ Ｑ、２ ｗ）导致炉用 真空断路器断开炉用变压器时系统产生的过电压不能得到有 图４ ＬＦ炉炉用变压器及真空断路器系统图 效控制，系统产生的过电压对系统中电气设备主绝缘构成了严 加大；其次，在系统中加装抑制过电压的装置如Ｒ－Ｃ吸收装置、 重的威胁。过电压的最大值作用在变压器一次端子上，而且通 避雷器等。注意Ｒ—Ｃ吸收器的参数配置与变压器的电容传送比 过电缆作用在真空断路器ＶＣＢ的问隙上，系统中哪个环节的 有关，应通过计算与试验得出合适的参数配置。 绝缘水平经受不住过电压的冲击，其绝缘就会被击穿引起设备 故障，就像本文概述中真空断路器ＶＣＢ真空泡的击穿就是由 ［参考文献】 于系统过电压导致的。 ［１］解广润．过电压及保护［Ｍ］．北京：电力工业出版社，１９８０ ［２］魏显安．使用Ｒｃ过电压保护装置的分析［力．高压电器，１９９６（２） ５结语 ［３］张懋鲁．电炉变压器的操作过电压及其抑制［Ｊ］．变压器，１９９５（ｉ２） 因此在ＬＦ炉供配电系统中，为有效防止断路器开断炉用 ［４］王季梅．真空开关［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９８３ 变压器产生的过电压对系统中电气设备的绝缘损害，必须采取 必要措施来降低过电压对系统的影响。为了降低系统过电压的 收稿日期：２０１２—０３—２３ 影响，通常从２个方面考虑：首先，提高变压器绕组的绝缘水 作者简介：罗俊凯（１９８２一），男，四川人，助理工程师，研究方 平，特别是纵绝缘裕度必须加强，如匝绝缘、段间绝缘等要适当 向：电气工程及自动化。 机电信息２０１２年第１８期总第３３６期１９