ציוד מתח גבוה

המערכת החשמלית מתמודדת עם מתח מעל 36KV, נקראת ציוד מתג מתח גבוה. כיוון שמפלס המתח גבוהה, גם הארק שנוצר במהלך פעולת המתג גבוהה מאוד. לכן, יש להשתדל במיוחד במהלך תכנון ציוד מתג מתח גבוה. מתג חשמלי מתח גבוה, הוא הרכיב העיקרי של ציוד מתג מתח גבוה, ולכן על מתג החשמל המתח הגבוה (CB) להיות בעל תכונות מיוחדות לשימוש בטוח ואמינות. תקיעות שגויות ופעולות מתג במתח גבוה הן נדירות מאוד. ברוב המקרים, המתגים הללו נמצאים במצב "ב运作正常，但在高压系统中，这些断路器可能会在长时间后才操作一次。因此，断路器必须足够可靠，以确保在需要时能够安全运行。在过去15年中，高压断路器技术发生了根本性的变化。最小油断路器（MOCB）、空气爆破断路器和SF₆断路器主要用于高压开关设备。 真空断路器很少用于此目的，因为到目前为止，真空技术还不足以中断非常高的电压短路电流。有两种类型的SF₆断路器：单压力SF₆断路器和双压力SF₆断路器。单压力系统是当前高压开关设备系统的先进技术。如今，SF₆气体作为灭弧介质，在高压和超高压电力系统中最受欢迎。尽管SF₆气体对温室效应的贡献比二氧化碳强23倍。因此，在断路器的使用寿命期间，必须防止SF₆气体泄漏。为了减少SF₆气体的排放，未来可以使用N₂-SF₆和CF₄-SF₆混合气体替代纯SF₆。必须始终注意，在维护断路器时，不得让SF₆气体逸散到大气中。 另一方面，SF₆断路器具有低维护的主要优势。 高压开关设备分为以下几类， - 气体绝缘室内型（GIS）， - 空气绝缘户外型。 此外，户外型空气绝缘断路器又分为： - 死罐式断路器 - 活罐式断路器 在死罐式断路器中，切换装置（中断器组件）位于接地电位的金属容器内，充满绝缘介质。在活罐式断路器中，切换装置位于系统电位的绝缘套管上。活罐式断路器价格便宜且所需安装空间较小。 主要有三种类型的断路器，如前所述，用于高压开关设备系统，即空气爆破断路器、SF₆断路器和油断路器，而真空断路器很少使用。 ### 空气爆破断路器 在这种设计中，当电弧柱的电离最小时，在两个分离的触点之间使用高压压缩空气来熄灭电弧。 ### 油断路器 这进一步分类为大量油断路器（BOCB）和最小油断路器（MOCB）。在BOCB中，中断单元放置在地电位的油箱内。在这里，油既用作绝缘介质也用作中断介质。而在MOCB中，通过将中断单元放置在带电电位的绝缘室内的绝缘柱上，可以最大限度地减少绝缘油的需求。 ### SF₆断路器 SF₆气体因其优异的介电和灭弧性能而广泛应用于高压应用中。高介电和绝缘性能使得设计具有较小整体尺寸和较短接触间隙的高压断路器成为可能。优良的绝缘性能有助于设计和建造高压系统中的室内型开关设备。 ### 真空断路器 在真空中，一旦电流过零，两个分离的载流触点之间不会发生进一步的电离。初始电弧将在下一个过零点消失，但由于没有提供进一步电离的条件，一旦电流过第一个零点，电弧熄灭就完成了。尽管真空断路器的电弧熄灭方法非常快，但直到现在它还不是高压开关设备的合适解决方案，因为制造用于非常高电压水平的真空断路器并不经济。 ### 高压断路器的基本特征 为了确保高压开关设备中使用的断路器的安全和可靠运行，必须能够安全操作以下情况： - 终端故障。 - 短线路故障。 - 变压器或反应器的磁化电流。 - 启动长输电线路。 - 充电电容器组。 - 不同相序的切换。 #### 终端故障 通常连接到电力系统的负载是感性的。由于这种电感，当短路电流被断路器刚刚切断时，可能会出现高重燃电压，频率约为几百赫兹。这个电压有两个部分： - 在电弧熄灭后立即出现的高频振荡瞬态恢复电压。 - 在高频振荡减弱后，电源频率恢复电压出现在断路器触点上。 ##### 瞬态恢复电压 电弧刚一熄灭，就会在断路器触点上出现高频振荡的瞬态恢复电压。这个瞬态恢复电压最终接近开路电压。恢复电压可以用以下公式表示：  振荡频率由电路参数L和C决定。电力电路中的电阻会抑制这种瞬态电压。瞬态恢复电压不是单一频率，而是由于电力网络的复杂性而由许多不同频率组成。 ##### 电源频率恢复电压 这只是在瞬态恢复电压衰减后出现在断路器触点上的开路电压。在三相系统中，电源频率恢复电压在不同相中有所不同。在第一相中最高。如果网络中性点不接地，则第一个要清除的极电压为1.5U，其中U为相电压。在接地中性点系统中，它将是1.3U。通过使用阻尼电阻，可以限制瞬态恢复电压的幅度和上升率。灭弧介质的介电恢复和瞬态恢复电压的上升率对高压开关设备系统中使用的断路器的性能有很大影响。在空气爆破断路器中，一旦电离的空气缓慢去电离，因此空气需要很长时间才能恢复介电强度。因此，最好使用低值断路电阻来减慢恢复电压的上升率。另一方面，SF₆断路器对初始恢复电压不太敏感，因为其弧电压较高。SF₆断路器的灭弧介质（SF₆）比空气具有更快的介电强度恢复速率。较低的弧电压使SF₆断路器对初始恢复电压更敏感。 在油断路器中，电弧期间产生的加压氢气（由于电弧温度导致油重组产生）提供了电流过零后的快速介电强度恢复。因此，油断路器对恢复电压的上升率更敏感。它也对初始瞬态恢复电压更敏感。 ### 短线路故障 传输网络中的短线路故障定义为发生在线路长度5公里以内的短路故障。双频被施加在断路器上，并且源侧和线路侧瞬态恢复电压之间的差异，两种电压都从断路器动作前的瞬时值开始。在电源侧，电压将以电源频率振荡并最终接近开路电压。在线路侧，中断后，捕获的电荷最初通过传输线路传播，由于驱动侧没有驱动电压，电压最终因线路损耗而变为零。 声明：尊重原创，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。