第三章开关电器开断时弧隙上电压的变化过程.pptVIP

第 三 章开关电器开断时弧隙上电压的变化过程 本章的知识点分布 1、开断三相短路时首开极上的恢复电压 2、线路系数 3、开断近区故障时恢复电压 4、入射波和反射波,行波理论 5、开断失步故障时弧隙上的恢复电压 6、开断异相接地故障时弧隙上的恢复电压 第三章的重点与难点 重点： 开断三相短路时首开极上的工频恢复电压 固有恢复电压波形和参数 行波理论 难点： 开断近区故障和开断失步故障时弧隙上的恢复电压波形分析 3.1开断三相短路时首开极弧隙上的恢复电压 关键词：三相短路、首开极、弧隙、恢复电压 1、什么是瞬态恢复电压？ 交流电流过零后 弧隙上出项的电压叫做恢复电压 包含两部分一个是瞬态恢复电压，一个是周期恢复电压。 2、首开极弧隙上的恢复电压： 当开断三相短路电流时，以首开极弧隙上的工频恢复电压为最高，因而其恢复电压的瞬时值也相应最高,而且弧隙间承受恢复电压的条件也最为苛刻。本章所要研究的就是首开极弧隙间的恢复电压。 工频电流过零后，弧隙上的恢复电压的幅值和上升梯度都是和下面一个因素密切相关的。这就是 在工频电流过零时，工频电压的瞬时值Ug0 而这里Ug0的计可以按照下面公式： Ug0=Ugmsinφ= 其中Ugm为工频恢复电压的幅值 Uφ为短路前工频电压相电压的有效值 φ为短路电流落后于开关电器安装地点电源电压的相位角， 通常φ≈90°，（电压等级越高，电路中的电抗比例就越大，当完全是电感支路时，我们就可以认定电压超前与电流90°） Kx为线路系数 Kq为发电机的横轴电抗系数 Kd为发电机的电枢反应系数 说明：对于远离发电厂的输配电系统中的开关电器，我们可以近似认定Kq和Kd都等于1 那么在这种情况下，就可以将等式3-1化简为 Ug0=1.414KxUφsinφ 关于线路系数的几点说明 Kz：线路系数 中性点不接地系统:kz=1.5、0.866、0.866 中性点接地系统： kz=1.3、1.25、1 分别对应这三相、两相和单相 电力系统的中性点接地方式： 主要分为两类：中性点接地和中性点不接地两类 而中性点不接地又可以具体分为不接地和经过消弧线圈接地两种。 根据电压等级，处于3-35kv之间的高压电力系统，大都是不接地的。而对于110kv及其以上的高压电力系统，为了降低绝缘投资，都是采用中性点直接接地的。 下面就针对这两种不同的中性点接地情况，我们讨论一下三相短路故障时，首开极工频恢复电压中线路系数的计算，其等效电路如图3.1所示： 当电流iA过零时， iB与iC分别落后和超前iA 120°，其弧隙中的电弧正在燃烧可以认为弧隙仍然处于闭合状态。于是此时由三相短路变成两相短路。其相应三相的向量图如图3.1所示。 此时 A相弧隙左边的电位相当于电源电压的A点，而弧隙的右边则为m点，m处于BC的中点，这时我们可以求出A相弧隙之间的电压为1.5倍的Uφ，即其相应的线路系数为1.5。 此后 系统由三相短路简化为两相短路，电流iB与iC大小相等方向相反。不妨设iB=- iC。而此时两个弧隙之间的电压为线电压UBC 为1.732倍的相电压。因此每一相上的线路系数为kX=0.866. 正序、负序、零序 正序电压、负序电压、零序电压 不对称故障一定伴随着负序（电流），接地故障往往带有零序（电流） 任何不对称的分量或者向量都可以分解成为3组大小相等旋转方向不同的零序、正序和负序三组向量。 三、固有恢复电压 1、开断单频电路时弧隙上的固有恢复电压 单频：近发电机点发生短路 固有：理想弧隙 ①、单频电路：一组RLC，二阶方程（对照图3.3、3.7） 适用于近发电机点发生短路 多频电路：n组RLC，高阶方程，多数情况下适合 ②、不同情况下Uhf的波形 令 ，当 时,振荡(典型二阶响应) 时,单调上升 交流电弧熄灭的条件 在交流电弧电流过零时，电弧自然熄灭。此时，弧隙中同时存在着两个恢复过程：介质强度恢复过程和电源电压恢复过程。 如果电源恢复电压高于介质恢复电压，介质就被击穿，弧隙中的电弧就会重燃;相反，如果电源恢复电压低于介质恢复电压，弧隙中的电弧就不会重燃。 3.3行波理论 本部分以补充材料的形式给出，请参考补充材料，及课本29页图3.14 * 3.