安全工程师辅导真空断路器操作过电压的防范安全工程师考试doc.docx

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安全工程师辅导真空断路器操作过电压的防范安全工程师考试doc

真空断路器具有灭弧电压低、灭弧能力强、分断速度快、开断容量大、使用寿命长、适应频繁操作等特点。

已在电力、冶金、化工等领域广泛应用。

但真空断路器在开断过程中会产生过电压，若在运行中使用不当，也会造成断路器爆炸等事故，给安全生产带来重大影响。

1过电压产生的机理1截流过电压真空断路器在开断负载设备时，会在电流过零前提前熄弧，产生截流现象，即di/dt→，于是在负载设备上将感应出相应的截流过电压，即幅值与断路器的截流水平和负载特性有关。

在同样负载下断路器的截流值越低，过电压幅值越小。

2多次重燃过电压在真空断路器开断电气负载时，当灭弧室触头在工频电流过零时分离熄弧。

由于断路器触头开距小，在恢复电压的作用下将发生重燃。

大家知道，对于电气负载均存在着L-C回路，电弧重燃将会在回路中出现高频电流。

在高频电流过零时，电弧又将熄灭。

由于触头开距小，又会产生新的振荡，再次将触头间隙击穿，导致电弧多次重燃。

这样，在回路中将会出现高电压，其过电压幅值随重燃次数增多而增高。

这种重燃可能在开断过程中重复发生多次，其过电压值将较高。

实际上，过电压值受断路器动作瞬间工况的限制，但其电压幅值也在4倍相电压左右，对电器负载的绝缘将会造成危害。

3同时开断过电压当真空断路器运用在开断电机回路时，由于断路器的截流现象，加上电机回路都存在着互感和电容，将引起电弧的重燃与高频振荡。

当第一相开断后，高频电流将通过相间互感和电容耦合到第二、第三相上与原有的高频电流叠加，形成三相电流同时过零点。

第一相熄弧时，强迫第二、第三相电弧强制截断，出现较高过电压。

2过电压的防范1使用截流值较低的断路器由于真空断路器的截流过电压与断路器的截流值有关，截流值越小其过电压幅值越小。

而断路器的截流值与断路器触头材料有关，因此在断路器设计选型时应特别注意选择合适的触头材料，以降低断路器的截流值，减少截流过电压。

目前，灭弧室触头材料多为铜铬合金，截流值为1A左右。

2使用R-C阻容回路吸收装置真空断路器的多次重燃过电压，与负载回路中存在L-C振荡而出现高频电流有关，因此使用R-C阻容回路可有效地限制过电压。

R-C回路不仅能限制截流过电压的幅值，而且可降低多次重燃过电压的上升陡度。

该装置由电阻和电容构成。

电阻R的作用是增大衰减系数，消耗高频振荡电能，电容C的作用是限制过电压波头陡度。

但使用R-C阻容回路不能完全吸收过电压产生的能量。

如：

6kV系统所能承受的过电压值Uq约为15kV，取断路器的截流值Ij=1A；动作时间Td=2ms；则其过电压产生的能量为：

Qc=Ij×Uq×Td=1×15×2=30J取R=100?

U=12kVC=0.2礔，则R-C回路所能吸收的能量为：

Qx=1/2×C×U×U=1/2×0.2×12×12=14.4J可见，过电压产生的能量R-C装置不能全部吸收。

当然增大电容C，过电压值将明显下降。

但目前大电容质量尚有问题，因此C值一般取0.1～0.2礔。

3使用过电压保护器过电压保护器能较好的限制过电压。

目前较普遍使用氧化锌避雷器作为过电压保护器。

但氧化锌避雷器对于小电流接地系统还存在一些问题：

一是运行电压偏低；二是承受不住间歇性过电压和谐波过电压；三是不能很好地发挥氧化锌避雷器的优势。

在电动机回路使用氧化锌避雷器时，因其接在相与地之间，其保护范围是相与地之间的过电压。

而电机回路的过电压存在于相与相之间，因此它不能很好地保护电机绝缘。

采用组合型避雷器，可有效地限制过电压，达到理想的保护效果。

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一、防爆原理正压型电气设备的防爆原理是：

将电气设备置入外壳内，壳内无可燃性气体释放源；将壳内充入保护性气体，并使壳内保护性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，以阻止外部爆炸性混合物进入壳内，实现电气设备的防爆。

正压型电气设备的标志为“P”。

二、防爆措施及技术要求正压型电气设备除电气部分外，主要包括正压外壳及其连接管道。

所谓正压外壳是指能保持内部保护气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，并能阻止外部爆炸性混合物进入外壳。

正压外壳及其连接管道采用不燃性或难燃性材料制做，并对所使用的保护气体和运行环境中的有害气体有良好的抗腐蚀能力。

正压外壳及其连接管道的保护等级应不低于IP40，并能有效地防止从外壳或管道内喷出任何火花和炽热颗粒。

正压外壳及其连通管道内可能产生泄漏的所有部位，相对于外界大气的正压值应不低于50Pa,正压外壳及其连接管道应能承受电气设备正常运行时内部最大正压值1．5倍的压力，且不能小于2×100Pa。

为了防止可能出现引起外壳、管道变形的正压，要对外壳、管道安装适当的安全装置。

正压外壳及连接管道应能承受GB3836．1第21．1条规定的冲击试验。

正压外壳可分为正压通风外壳和正压补偿外壳两种。

所谓正压通风外壳是采用保护气体连续通风，使壳内保持正压的一种正压外壳。

正压通风外壳本身有一个或几个与进、出风管道相连的进、排气口。

具有正压通风外壳的电气设备主要包括：

①保护气体进气口；②管道；③通风机；④外壳；⑤压力监测器；⑥节流阀（为保持正压的需要而设置）；⑦保护气体排出口；⑧火花和炽热颗粒阻挡器。

正压补偿外壳是通过排气的方法，将足量的保护气体通过正压外壳和管道，使爆炸性混合物浓度降低到下限以下，并在换气后封闭外壳各个排气口，对正压外壳和管道内保护气体的泄漏进行补偿，使壳内保持正压的方法。

正压补偿外壳本身有一个或几个进气孔和一个或几个能在换气后妥善密封的排气口。

具有正压补偿外壳的电气设备主要包括：

①保护气体进气口；②管道；③通风机；④外壳：

⑤压力监控器；⑥换气阀。

对于正压型电气设备的外壳，其门或盖必须具有连锁装置，应保证在电源断开之前，门或盖不能打开；而门或盖打开后，电源不能接通。

对于采用螺栓紧固的门或盖可不设连锁装置，但应在外壳明显位置标明“断电源后开盖”的字样。

如果在正压外壳内装有电热器或电容器的电气设备，要采取断电源后延时打开外壳门或盖的措施。

为了保正压型电气设备具有良好的防爆性能，设备要采用一定的安全保护装置（诸如保护继电器、测量仪器、仪表等）。

如果正压型电气设备是在爆炸危险场所使用，那么上述的各种安全保护装置也必须采用符合爆炸危险场所所要求的防爆形式。

对于正压型（补偿外壳）电气设备要配备一定安全保护装置（包括时间继电器、流量监测器等），以保证足够的换气量、外壳内爆炸性混合物浓度降低到爆炸下限之前不能接通电源。

壳内最小换气量为外壳及其连接管道总净容积的5倍。

正压型电气设备应设置自动控制装置，以保证设备启动或运行中，当外壳内正压降到低于规定的报警值时，设备可发出连续声、光报警信号。

当外壳内正压降到断电值时，设备能自动切断电源。

如果若干个独立使用的正压型电气设备公用一个保护气体源，而这些设备的操作又满足下列要求时，这些公用一个保护气体源的电气设备可公用一个安全监控装置，并可以在打开某一独立设备外壳的门或盖时，公用安全装置可以不切断这一组正压电气设备的电源或发出警光信号：

①每台独立的电气设备切断电源后，方能打开自己的外壳的门或盖；②公用安全监测装置还能继续监控本组其余设备外壳内的正压值，并当该独立设备外壳按规定换气之后，方能接通电源。

正压型电气设备使用的保护气体必须是不燃的，其化学、物理性能不能影响正压型电气设备的安和正常运行。

如果使用对人体有害的惰性气体，应在外壳明显处标出。

正压型电气设备的外壳及其连接管道允许最高表面温度应符合表52中规定的数值。

运行中的电气设备，当保护气体中断后，外壳内部的某些元器件表面温度可能上升而超过规定的数值，因此对这些元器件必须采取措施（可将发热元器件制成浇封式气密型，或采取辅助通风降温等措施），以保证发热元器件与外界爆炸性混合物隔离；或者使发热元器件表面温度冷却到规定值后再与爆炸性混合物接触，以保证不引燃爆炸性混合物。

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