真空断路器在光伏发电系统中的瞬态响应分析为真空技术网首发，转载请以链接形式标明本文首发网址。电力系统运行中经常发生分、合闸线圈烧毁事故。当电气设备发生事故时，如果因高压真空断路器分闸回路断线出现真空断路器拒动现象，将使事故扩大，造成越级分闸致使大面积停电，甚至造成电力设备烧毁、火灾等严重后果。而合闸回路完整性破坏时，虽然所造成的危害比分闸回路完整性破坏时要小一些，但它也使得线路不能正常送电，妨碍了供电可靠性的提高。所以很有必要对真空断路器线圈烧毁原因进行分析，积累了事故处理经验，提出防范措施和技术改进，为断路器检修工作提供工作参考。众所周知，跳、合闸线圈设计时都是按短时通电而设计的。跳、合闸线圈的烧毁，主要是由于跳、合闸线圈回路的电流不能正常切断，至使跳、合闸线圈长时间通电造成的。一、分闸线圈长时间通电的原因1、断路器拒分控制回路正乐的产品研发、生产、销售和服务为一体的规模型企业，公司技术力量雄厚，设备配套完善，产品型号多样，随着公司的不断发展，产品设计科学、制作精良、造型美观，是现代电网建设的理想的配套产品，其中户内（外）真空断路器，隔离开关，负荷开关，氧化锌避雷器，熔断器，穿墙套管，绝缘子，电流互感器，高压电力计量箱等一系列高低压电气产品畅销全国各地我们以“科技兴业，质量创牌，诚经营，优良服务”的企业宗旨；一直致力于追求卓越的民族电气工业，为广大新老用户提供优质的产品和良好的服务而不懈努力，您的满意始终是我们追求的目标，真诚欢迎新老朋友惠顾，共创美好未来。常时，断路器出现拒分的故障均为连杆机构问题，死点调整不当，使断路器分闸铁芯顶杆的力度不能使机构及时脱扣，使线圈过载，造成分闸线圈烧毁。2、分闸电磁铁机械故障线圈松动造成断路器分闸时电磁铁芯位移，使铁芯卡涩，造成线圈烧毁。或是由于铁芯的活动冲程过小，当接通分闸回路电源时，铁芯顶不动脱扣机构而使线圈长时间通电烧毁。3、辅助开关分合闸状态位置调整不当在断路器分合闸状态时，应调整辅助开关使其指示到标示的范围内，然而实际调整断路器开距和超行程等参数时，会改变断路器分合闸的初始状态，而辅助开关分合位置的初始状态未做相应的调整，将导致辅助开关不能正常切换分合闸回路而使分闸线圈烧毁。4、分闸控制回路辅助开关接点使用不当分闸控制回路上接有一对延时动合接点，该延时目的是为了保证断路器在合闸过程中出现短路故障时能完成自由脱扣。然而，当断路器合闸时间极短，远小于断路器的分闸时间，断路器未来得及脱扣时就已合闸到位，此时，分闸控制回路的延时接点的延时作用将失去意义。
真空断路器的瞬态过电压已有大量文献对此进行分析与研究，不过大部分是针对电弧炉等生产设备进行的。由于光伏发电系统内通常利用LC滤波模块对输出电压进行整流，而此模块也多用于抑制电路内的瞬态响应，因此LC滤波模块对于控制真空断路器的瞬态过电压是否有着积极影响对于研究光伏系统内的断路器瞬态响应有着重要意义。完善，产品型号多样，随着公司的不断发展，产品设计科学、制作精良、造型美观，是现代电网建设的理想的配套产品，其中户内（外）真空断路器，隔离开关，负荷开关，氧化锌避雷器，熔断器，穿墙套管，绝缘子，电流互感器，高压电力计量箱等一系列高低压电气产品畅销全国各地我们以“科技兴业，质量创牌，诚经营，优良服务”的企业宗旨；一直致力于追求卓越的民族电气工业，为广大新老用户提供优质的产品和良好的服务而不懈努力，您的满意始终是我们追求的目标，真诚欢迎新老朋友惠顾，共创美好未来。本文旨在研究真空断路器的瞬态响应在光伏发电系统中造成的影响，以12kV/1 250A规格的真空断路器为例进行测试，并重点关注光伏器件中的LC滤波机构在抑制瞬态响应中的作用。1、光伏发电系统结构本文在研究时采用的光伏发电系统等效框图如图1所示。其中太阳能电池板用于将太阳辐射的能量转化为直流电势，其具体参数及非线性特性等由生产商提供。直流电势须经由DC/DC升压模块以及DC/AC逆变器转换为合适的交流电力输送给电气网络。图中的LC滤波器主要作用是用于限制逆变器得到的交流电中的谐波失真等非线性干扰。真空断路器利用真空作为灭弧介质以及灭弧后触头间的绝缘介质，得益于其高真空环境，触头间的介电常数是标准大气压下的十倍以上，因此其电流截断能力也远强于普通断路器。然而正因其较强的电流截断能力，真空断路器在操作时易产生较高的过电压，当电路中存在电机、变压器、电抗器等高电感元件时，容易在这些元件两端形成瞬态高压，损坏电路。真空断路器在光伏发电系统中的瞬态响应分析图1光伏发电系统框图2、瞬态响应测试本文在对真空断路器的瞬态响应进行测试时，利用了一台250kVA的配电变压器对光伏发电系统的逆变器输出部分进行模拟，该配电变压器工作在0.1kV，获得6kV电压后，经由真空断路器串联至20kVA变压器。真空断路器采用12kV/1250A规格，簧运动机构。电压测量部分本文采用Tektronix誖公司生产的高压探头配合示波器进行测量。实验中所用到的电气元件参数如表1所示：表1测试用电气元件参数表真空断路器在光伏发电系统中的瞬态响应分析3、总结通过对实验数据的对比总结，本文得出如下结论：(1)当电路中未接入LC滤波器时对电路进行断路测试，断路器重燃现象频繁发生。
保证其开断时的灭弧性能和绝缘水平。随着真空灭弧室使用时间的增长和开断次数的增多， 以及受外界因素的作用， 其真空度逐步下降，其开断性能也随之降低，当真空度低于1.3×10-2 Pa 时，将导致开断和关合能力的不稳定。因此应注意下列几点： (1)真空灭弧室出厂时的真空度应不低于1.3×10-5 Pa。 (2)出厂前
真空开关应经过严格的检查和装配，维修时应紧固灭弧室的各螺栓，以保证其受力均匀。 (3)保证导电杆同心度的设计。如果可动导电杆同心度调整不当，将使陶瓷、法兰—————金属封接强度不够稳定，致使真空灭弧室漏气。在错误的操作过程中，易引起波纹管的扭曲变形。为防止这种现象，在动导电杆的导向套部位可采用六边形设计，花键连接设计。 (4)不得用任何外力碰撞真空灭弧室，严禁敲击、手拍打，搬动
及维护时不得受力。禁止把任何东西放在真空开关上，以防止落下时打坏真空灭弧室。 (5)装调时如果发现螺纹配合不良，应查原因后再处理，不要用很大力气去拧动真空灭弧室，防止波纹管受到损伤。 (6)严格控制触头行程。不能误以为开距大对灭弧有利，而随意增加真空开关的触头行程。因为真空开关的行程比较短。一般额定电压为10～15kV 的真空开关触头行程仅为8～12mm， 触头超行程仅为2～3
mm。如果过多地增加触头的行程，会使开关合闸后，在波纹管上产生过大的应力，引起波纹管损坏，破坏开关密封外壳内的真空。分闸缓冲器的回不应过大，过大会影响波纹管的寿命。 (7)合理的选择使用和储存环境，真空灭弧室的存放和使用环境中应无化学腐蚀性气体存在。真空灭弧室的波纹管大多数都是采用0.1~0.15mm 厚度的不锈钢液压成型的。高压真空开关应用环境的污秽等级、湿度、盐雾等选择不够合适，有害
气体、凝露造成波纹管点状腐蚀，导致波纹管和盖板及封接面的漏气。 (8)定期进行42kV 工频耐压试验。新装后和运行中应结合验收和季节或年度性性试验对真空灭弧室断口进行工频耐压试验以检验其真空度。 (9)触头磨损值，当动静触头的总磨损量达到制造厂规定值时应更换真空灭弧室。真空灭弧室的触头接触面在经过多次开断电流后会逐渐磨损，触头行程增大，也就相当波纹管的工作行程增大，因而波纹
管的寿命会迅速下降，通常允许触头磨损大值为3mm 左右。为了能够准确地控制每个真空灭弧室触头的磨损值，必须从灭弧室开始安装使用时起，每次性试验或维护时，就准确地测量开距和超程并进行比较，当触头磨损后累计减小值就是触头累计磨损值。当累计磨损值达到或超过此值，真空灭弧室的开断性能和导电性能都会下降，真空灭弧室的使用寿命即已到期。新一代高压真空开关普遍使用纵向磁场灭弧原理和铜铬触头材料，以减少触头
烧损和提高电气使用寿命。2、操动机构配合 开关的分、合动作是通过操动机构来实现的，操动机构的工作性能和质量的优劣，对高压开关的工作性能起着极为重要的作用。真空开关由于其真空灭弧性能的优异， 使其开断速度和电寿命大大增加。因此，与其配合的操动机构的机械动作性能及可靠性就成了较为突出的问题。 在实际安装和调试过程中，应做到：
使用分体式真空断路器也存在一定的不利因素。 要是在操作的过程中采取电磁式操作机构的真空断路器的话会导致真空度降低的速度增加，因为操
作连杆的传动距离通常都会很大，从而给开关的同期、跳、超行程等机械特性带来不利的影响。三、处理方法 1、一般情况的处理 在长时间的运转之下超出了规定范围值时往往会造成断路器的拒合据分，此时务必要换上合格零件；断路器误分的时候，不仅仅要封堵漏雨点，在输出拐臂联杆上安装密封胶套，还要在开启机构箱里面安装上的加热驱潮装置以做好防范工作；断路器直流电阻增大的时候要调整灭弧室触头开距和
超行程在必要的时候采取更换灭弧室；断路器合闸跳时间增大的时候要检查触头簧、拐臂、轴销间隙以及传动机构，做好及时的调整和更换；当断路器灭弧室断开的时候要对没有达到真空度要求值的真空灭弧室进行处理 2、在断路器真空泡真空度降低的时候的处理方法和措施 在断路器停电检修时务必对断路器进行真空度测试，只有真空泡的真空度满足说明书的规定才可。 处理方法： 1)在断路
器停电检修时务必对断路器进行真空度测试，只有真空泡的真空度满足说明书的规定才可；2)当真空度受到不利因素的影响出现下降的时候要及时的用新的合格的真空泡进行更换，与此同时及时的对行程、同期、跳等进行试验；3)分析统计极限开断电流值。在通常的运行状态下要针对真空断路器的开断操作和短路开断状况做好实时的记录以便及时的发现问题，解决问题。 措施： 1)当前真空断路器型号多种多样，生
产的质量也有好有坏，一些的真空断路器装备不完备常常增加了维护与检修的困难。由于这些原因，在采购真空断路器的时候务必要看准真空短路器的型号，购买主流厂家的产品； 2)选用本体与操作机构一体的真空断路器； 3)运行人员务必要严格的真空断路器的工作状况，特别要将注意点放在断路器真空泡外部上，看它是不是出现放电；另外还要注意检查玻璃外壳真空泡，仔细观看它的内部表面和开断电流时弧光的颜色
变化情况，通常情况下该外壳真空泡内部表面颜色不再明亮或者是开断电流时弧光的颜色变化为暗红色时常常表明了该真空泡的真空度已经下降，务必要及时的断开电源进行更换； 4)在停电检修的过程中要注意断路器的特性测试，这样才能保证断路器正常运转； 5)对灭弧室进行42kv的工频耐压试验是检测灭弧室合理有效的方法。基于屏蔽罩电位测量真空度的方法，是真空断路器真空度在线检测方法中的一个主要研
究方向。但是，目前还没有一个基于本方法的实用高真空度测量系统。为了进一步探究断路器屏蔽罩电位与真空度间的关系，本文借助于由克-莫方程建立的相对介电常数-压强间的关系，通过有限元分析工具对不同压强下的真空断路器进行二维电场分析。