开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程.docx
- 文档编号:8198783
- 上传时间:2023-01-29
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:184KB
开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程.docx
《开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程.docx(10页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程
4)
开关电器关合和开断时电路中的电流变化过程
电力系统屮短路电流的暂态波形
A同一电路悄况2无论开关闭合和系统I:
作时
发生短跻,还是发生了关介短路故障,在电路中出现
的矩路电流应足相同的•其为值电路也是相同的.
设电源电压e・t/'初3+为短路发生时的电
圧相位角.也川•称为短路合闸相位和・L.R为短路时
料路的等效电感利电矶(假定为集中参数,11为定伉人
W1
回路短路阻抗
-*-皿
短路阻抗功率W数角yg下
•n-ra
■編珂r
从短路开始计时,=0,可求解得电流表达式:
厂乩心"7)-乩迪S汽
ZZ
R
=/血sm(0+a一0丿一/加sin(a-(p}e'
1.短路电流的组成:
它宙周期分量和非周期分量两部分组成:
d=1加sm(+a-
和L=~hmsin(a~(p)e・
周期分吊丿八是一个幅值为/加=UJZ的交变分吊:
,且是一个稳态分战。
即为短路电流周期分量的幅值,或称短路电流的稳态幅值。
非周期分量"是一个指数衰减函数曲线,经过一定时间后即衰减至零。
TTa="dm
(2)当《-0=±-时,最人,非周期分量起始值即为
短路电流眾大幅值通常在短路后的半个周期,nf>=-=o_oi5时出现,这一域大ft)
幅值常称为短路冲击电流
R
--xaol
h=丰4(1+0>
式中当《=0时,取负.值:
0=”时取疋值.
短路冲击电流均短路电流稳态幅值之叱称为短路冲击系数Kq:
=1+严0川"
dm
(P■86^
据统计,H前电网实际町能出现垠大冲击电流的悄况为2即=0・07・,
».0|
r=L/R=45吋,从而町得到垠大的短路冲击系数Kr”=fl+W丿=1・8,这
cos
也是现有标准中规的值。
随着电压等级的升高和电网容堀:
的增大,W和时间常
数T都会右•所变化,使垠人短路冲击系数对能再增人。
个别发电机近旁发住的短路,已经取值为1・9。
4・a角対短路电流的影响:
短路发牛时电压相位角足一个随机值,傲叮作为等概率,押件米考虑,即
任何a角值发生的可能件足相同的。
町见,短路合闸相伐角对短路电流会发生
重耍影响。
显然,当a-0=0唆时,仅有周期分S,如图上m线3。
当OMav0时八非周期分量为正值,如图屮曲线1和2。
在非周期分《未哀减
完询(即存非周期分量时人短路电流波形中可见第1>3.5……个电流半波
(奇数半波)的电流幅值均上严大,IL半波持续吋间匕超迎川$,这牝半波
就称为人半波(即幅值人而时间长的电流半波九而第2、4、6……个电流半波
(偶数半波)的电流幅值小丁严,持续时间小卞°"“,这些半波就称为小半波
(即幅值小而时间短的半波〉。
•*
开断三相短路时流过开关电器弧隙的短路电流波形
®由于三相交流电路屮各相电流过零时刻有•先后,在对称情况下各柏电流均柏差120。
依次先肩过零。
因此三极断路器在开断三相电路时,流过各极的电流过零时刻也有先有后。
交流电弧熄弧总发生在电流过零时,三极断路器开断时也总是在某■极的电流过零时该极电弧首先熄火,然后再是其它两极屮的电弧或是同时熄灭或是先后熄灭。
乂由于三相系统的屮性点接地方式和短路形式的不同,断路器各极在分断时的实际开断电流值和恢复电压的大小也不相同,即各极的负担不同,有的困难,有的相对容易。
e把断路器分断时首先灭弧的一极称为首先开断极(first-pole-to-dear),简称为首开极。
三相不接地短路的分断情况
假定A相电流先过零,11A极电弧熄灭,此时B、C两相仍由电弧魁接,
A相过零后,B、C两极中流过的电流相同,两相电路变成串联冋路。
此时,流过
1
电流仏=/亡=冷-仃,但电流方向相反。
经过0.005环周波)后,B、C两相电流転时过零而电弧同时熄火,
B、C两相短路电流被分断前的最后一个半波的持续时间和幅值并不相同。
B相:
其半波持续时间为(3.3+5)=8.3ms,比10ms的半波缩短了,故将此半波称为短半波,而其幅值只是原电流邮值的0-866倍。
C相:
其半波持续时间为(6.6+5)=11.6ms,比iOms的半波延长了,故称长半波,但幅值仍为原电流幅值。
直接接地系统三相接地短路的分断情况
此种情况分断时,在三相都未熄弧前,根据前一小节相同的假定条件,三相电路平衡,口电源中性点与短路点间没点电流。
们在中性点接地系统,
一般接地点与短路点间存在零序阻抗X。
,它通常小于3倍正序阻抗,取
Xo=3X
仍假定A相电流先过零,A极电弧熄灭,此时B、C两相仍宙电弧短接,从而电路就转化为两相接地短路,属于不对称短路常况,可用对称分量法來求収电路参数。
冇关详细分析方法可参见和关资料。
A相电流过零分断后,B.C两极中流过的电流数值相冋,
仃=/c=0.892/〃,但B、C相的相位不同,它们不再同时过零点。
从
电路上看,紧接着A和过零的是cm,然后才是B相电流过零。
第二开断极C极开断的电流为0.89乂/,
C相电流分断后,此时电路中电流只剩下B相一相,詁
•十
关合电容器组时暂态电流的波形
®H前电网中已广泛采用并联电容器组来调节电网电压,改善功率因数,降低线损,以提高供电质量和减少运行费用。
由丁•电网调节的需要,投切电容器组的操作和对来说是比较频繁的。
除了对投切电容器组时的操作过电压需进行研究外,还必须研究电容器组运行过程中的涌流问题。
0
©涌流(surgecurrent)是…个幅值比电容器正常工作电流大儿倍至儿十倍,持续时间很短的高频衰减电流。
过大的涌流会造成系统屮共它电器设备的损坏,因此对可能出现过大涌流的场合,必须采取一定的措施,使涌流的犬小限制在允许的范围以内。
电容器组接入电网时,通常需耍断路器來进行投切的操作。
为了保护电容器免于内部故障时发生爆炸,电容器保护方式中以单台熔断器保护(即用一个熔断器单独保护一台电容器)为最简单,也比较可靠。
|大1此一般电容器组的接线原理是:
每-台电容器C(也称电容器单元)与一个保护用熔断器RD巾联,然后多台并联后用一断路器DL接入电网。
对于三相系统则每相电容器并联后以星形或三角形连接的方式接入电网。
对于用作投切电容器组的断路器,除了考虑到开断电容电流的性能外,还要考虑合闸操作时合闸涌流的影响以及是否会因合闸涌流而引起开断性能的变坏等。
合闸涌流在系统屮是种态过电流,在它作用下保护用熔断器不能熔断,否则就是误动作,因此熔断器还必需具有一定的抗涌流能力。
涌流幅值ly畑
式中/oi为涌流振荡频率,/为工频频率50H乙。
yiniyim
若将涌流幅值与工作电流有效值之比称为涌流倍数Ko则
ml,U/72cof
在三和电力系统屮,已知电容器组三相总容量为P,=(omCU^,(kVAR人
其小mC为每一相的电容吊:
(F):
电容器纽安装处的三相短路容W朮
(kVA),町得单组电容器组关合时每一相的涌流幅值
r=1%二I匹=坐
ym-n.3-叫巳一巧•比
P
弍屮:
!
„,=V2ml,=逅真即为电容器组每相工作电流;(A,右效值;
(/「为系统最高工作电压或电气设备额定电压,(kv,有效值)。
旦涌流倍数
(1)合闸涌流的幅值与涌流的振荡频率仃关。
也即打线路电感和电容器组
的电容有关。
涌流倍数与仏/f(即涌流频率和电源工频之比)成iE比。
(2)流经断路器的合闸涌流,其幅值打电容器组的容虽和装设地点短路容量的乘积的平方根成正比。
(3)合闸涌流倍数与电容器装设地点的短路容量的平方根成正叱,而与电容器组容量的乎方根成反比。
在短路容星相同的地点投入电容器组时,电容器组的容a愈小,则流过单台电容器及保护用熔断器的汕流倍数愈大。
电容器分组投入时的涌流
®在实际运用中,由于容量上或运行上的需要,有时把电容器分成几个组,每个组山一台断路器控制再接入母线。
电容器组各组间为并联,安装位置也相距较近,运行时电容器组将按顺序投入电网。
在第一组投入时,所产生的油流就是单组投入时的合闸油流。
第二组投入时,除由电源产牛的涌流外,第一组LL充电的电容器也耍向第二组电容器充电,也产生涌流,所以在被投入的冋路中所产生的涌流为上述两种涌流的叠加。
以后•儿组电容器投入时的帖况与第二组的帖况相同。
只足在每投入一组启,已充电的电容器组的容量有所増人。
与前面分析相同,当电源产生的汹流在达到英最大值时,因电容器组之间所产生的涌流(W频率更高)已经早就衰减完,即分组投入时的涌流上要取决于组间产生的涌流。
所以分组投入时涌流的计算,只要计兑电容器组投入电网时近旁已有电容器组在运行的情况即叮。
•与匸
设冇n细容呈齐为mPc的电容器组。
(n・
俎Lt投入电网・当第口纽在电源电压幅值时投入,电容器釘WJW电位均等过程而产生的涌流可如下计舁,(W电源产生的汕流Hjjmiiu述计算)•如假定各组间的电感和电肌均和等•并为a及R2。
第neii电容器1:
没仃残余电荷。
求解町得S
涌流幅值为J
hfAyA't-:
后投入的电容器组的1:
频匚作电流啊值:
mC—71/—电容器纽的电容:
6—yjL.rnC,
了g和3^2
为电容器组何电位均等时洒流的振荡频率和角频率。
(I)由于电容器组间距离较近,组间电感总比线路的电感
要小得多,即因此,电容器组间所产生的涌^1^:
无论频
率或幅值都比因电源产生的涌流要人。
(2)
在已冇电容器投运的地点,再投入电容器组时,则所产生的涌流要比单组投入时为大。
且先已投运的电容器组容量愈大,则涌流也愈大。
开断电容器组发生重击穿时的涌流
©在开断电容器时,若由于开关发生重击穿,相当于把电容器又投入电网,因而也要产生涌流。
考虑最严重的情况,BIJ在电源电压幅值时开断电容器组,且电容器上的电荷还来不及释放,又在反向幅值时重击穿,此时相当于两倍电压幅值时投入电容器组,因此涌流幅值也加倍。
若多次反复击穿,则涌流逐步更大,并将在电容器上产生很高的过电压。
14
电容器组内电容器单元故障时的涌流
©由多台电容器并联成一个电容器组,当其中任…台电容器发生内部短路(整个单元全部短路)或外部短路故障时,那么其它健康的电容器均将向故障电容器放电而产生涌流。
以短路发生在电容器上电压为最大值吋,且各电容器之间的电感和电阻假定为1_3和巴的情况來说明。
■L
y3=21;严sinFt
y3m■3m
式中:
人一电容器组I:
频时匸作电流幅值:
c-每台电容器的电容鼠;
6=式,衰减系数:
—fijt
5>3=兀W涌流振荡角频率。
住这种悄况下,每一台健康电容器所产生涌流(称故障放电涌流)即为:
5=詈心巳"Win%*
cm
凤•li卩为毎台电容器匸频时工作电流幅值。
(1)电容器故障时与它并联的每台健康电容器上产生的故障放电涌流与电容量和各台电容器间的电感有关。
(2)通常©)3>血()2,对每一台健康电容器來说,此情况下产生涌流频率为最高。
而此涌流即流过单台保护的熔断器。
涌流的限制
对丁•电容器组合闸所产生的涌流,限制的常用方法冇两种。
一是出联电抗器,用一个约为容抗5%—6%的感抗与电容器组串联,就可大大限制涌流的幅值,又可限制短路电流和正常工作时的谐波电流。
另一是巾联阻尼电阻來接通电容器,通常是在合闸断路器上加装并联电阻来枝涌流减少。
在采取了限制涌流的措施后,一般涌流均町限制到涌流倍数约为5—6倍。
频率也只是工频的4—5倍。
对于健康电容器的故障放电涌流來说。
上述两种方法都不起作川。
很显然,加长电容器的连接引线,可以增加电容器间的电感,从而降低实际产生的涌流。
根据上述分析,无论哪种涌流,都是一个高频率的衰减振荡电流,持续时间很短。
伙1此可以用一个统一的形式來表示:
iy=1加"sinco^t)
W此涌流疋何、T(如仍丿IJ衰减杀数,则
T=i/S)和办(仏=単)三个参数的
2兀
哀减正弦函数。
(1)涌流幅值lym。
这是代表了涌流可能达到的最大值。
对于所取得的一个涌流波形,常以涌流第一半波的峰值作为涌流幅值lyn,(A)。
(2)涌流的振荡频孝。
(Hz)它表示了涌流振荡的快慢。
取决丁-涌流冋路的电容与感值。
(3)涌流的衰减时间常数T(S)
它表示了涌流衰减的快慢和持续时间的长短。
取决于涌流回路的哀减系数。
4)涌流的/勺值:
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 开关 电器 开断时 电路 中的 电流 变化 过程
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)