高压真空断路器结构简单、可靠性高、免维护、寿命长、适合频繁操作等特点使其在电力系统中得到广泛的使用。但同时真空断路器也有一些不足之处，如截流、弹跳、复燃、重燃和由此而产生过电压。过电压问题在投切并联电抗器组时显得特别突出。

通过对真空断路器投切并联电抗器的运行情况的相关试验研究，对过电压产生的原因及相应的保护措施如下：

试验结果分析：高压真空断路器过电压现象大致分为两大类：合闸过电压、分闸过电压。其中，分闸过电压又分为两种：

第一种是与感容元件的自由振荡类似的截流过电压，

第二种是复燃过电压，真空断路器切电抗器的分闸过电压在有复燃存在时会达到相当高的程度，相关数据表面：相对地过电压最大值为5.83倍，在没有复燃现象存在时仅为1.57倍，可见复燃是导致分闸过电压过高的主要原因。

具体的过电压种类及产生原因如下：

1、截流过电压：

并联电抗器等效回路以电容、电感为主，这种回路的电压电流是不能突变的，截流必然引起剧烈的电磁振荡。忽略阻尼作用，根据能量守恒定律可推导出单相电抗器截流过电压的估计值。

由(1)可以看出真空断路器截流值越高、杂散电容越小，截流过电压越高。三相系统的截流过电压更为复杂，但其原理基本相同。

2、复燃过电压：

断路器在开断时，如果被开断的负荷侧暂态恢复电压及其上升率高于断口绝缘强度的恢复能力和恢复速度，电弧就会在瞬间将断口击穿，产生复燃，并在复燃相上产生复燃过电压，在其它相上产生感应过电压，随后高频暂态电流出现过零点，断口再次灭弧，再次截流，如果被开断的负荷侧暂态恢复电压及其上升率仍然高于断口绝缘强度的恢复能力和恢复速度，就会再次重复“击穿-灭槐的过程，直到断口的绝缘强度足够大，不再产生复燃。

在真空断路器开断并联电抗器时，其暂态恢复电压主要由截流引起，因此截流过电压的频率直接体现了暂态恢复电压上升率；很高的频率导致很高的暂态恢复电压上升率，很高的暂态恢复电压和暂态恢复电压上升率导致很高的复燃几率。

3、重燃过电压：

实例一和实例二的试验中都没有发现重燃现象，但重燃时的过电压问题仍然需要考虑。

一般情况下真空断路器的重燃是由于灭弧室制造时没有进行老炼造成的，在真空灭弧室采取老炼措施后，真空断路器的重燃几率很低。重燃和多次重燃的过电压产生过程与复燃的过程类似，多次重燃的过电压水平也是很高的。

4、合闸过电压：

在实例一中的合闸过电压主要是由于合闸弹跳的存在使断路器出现了类似复燃的“击穿-灭槐过程，抬高了合闸过电压水平。实例二中虽然也可以看到弹跳现象，但没有出现类似复燃的“击穿-灭槐过程，过电压水平较低。

高压真空断路器过电压现象相应的保护措施及要用到的相关设备：

1、过电压保护措施：

根据实例一和实例二的对比和截流、复燃等过电压产生的机理，建议在电抗器侧、母线侧分别加装阻容吸收装置，以增大母线侧、电抗器侧的对地电容，既可以降低截流过电压的幅值，又可以降低截流过电压的频率，改善断路器灭弧条件，降低复燃概率，从而降低真空断路器投切并联电抗器时的操作过电压。

但即使安装了阻容吸收装置也不能保证断路器不发生重燃、复燃，同时还有可能出现非预期的谐振，出于安全性考虑，应在电抗器侧、母线侧同时安装氧化锌避雷器，以可靠地保证设备绝缘不会因过电压而损坏。

2、阻容吸收装置的参数：

选择过电压保护设备的主要参数应考虑以下主要问题：

(1)限制截流过电压的频率，建议将其限制在1000Hz以下；

(2)运行中阻容吸收装置的谐振频率避开系统中常见的谐波频率；

(3)对运行中的阻容吸收装置的谐振频率加必要的阻尼，以防止扰动激发阻容吸收装置与电抗器的电感产生谐振造成过高的过电压；

(4)阻容吸收装置应能够保证长期运行；

(5)阻容吸收装置的绝缘水平应与系统的绝缘水平相一致；

(6)避雷器的参数应能够保护设备的绝缘。

对于高压真空断路器在使用中，避免产生过电压现象的相关注意事项：

(1)真空断路器投切并联电抗器的操作过电压主要由真空开关截流引起；

(2)真空断路器切并联电抗器时有时复燃过电压水平高于截流过电压水平；

(3)阻容吸收装置对真空断路器投切并联电抗器的操作过电压有很好的抑制效果。

(4)建议在使用真空断路器投切并联电抗器时，选择不易发生重燃、截流值小的断路器；

(5)真空断路器投切10kV,6000kvar并联电抗器时应在已有的过电压保护措施的基础上，在电抗器侧和母线侧同时加装阻容吸收装置，推荐值为R=40Ω，C=0.5μF；

(6)建议进行现场投切试验以检验真空断路器投切并联电抗器时的重燃几率、过电压水平

户内高压真空断路器

 

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