升壓電路
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升壓電路范文第1篇
在一些應用場合如高端MOSFET直流開關、功放放大器驅動級等需要用到比供電電源還要高5V～10V的直流電壓，這類用電負荷一般不大，本文所研究的升壓電路就是滿足這類需求的一種低成本的實現(xiàn)方法。
1 多諧振蕩器
多諧振蕩器是能產(chǎn)生矩形波的一種自激振蕩器電路，由于矩形波中除基波外還含有豐富的高次諧波，故稱為多諧振蕩器。多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)，在自身因素的作用下，電路就在兩個暫穩(wěn)態(tài)之間來回轉換，故又稱它為無穩(wěn)態(tài)電路。在眾多多諧振蕩器中，由555芯片構成的多諧振蕩器以其電路簡單可靠、驅動能力強和參數(shù)設置簡便得到了廣泛的應用。
2 升壓電路分析與仿真
本文采用的升壓電路的原理如圖1所示，該升壓電路僅由2個二極管和2個電容組成。圖中，Vs為需要進行升壓的電源，信號源Vp為矩形波信號，Vb為升壓后的電源，RL為Vb的負載。
利用Pspice對電路進行仿真，設置參數(shù)Vs=45V，RL無窮大，脈沖信號Vp頻率為100kHz，占空比為50%，VAL=0V、VAH=12V分別為脈沖信號Vp的低電平和高電平電壓。仿真得到的各點波形見圖2所示。
電路工作原理為：
（1）上電后，電源VS首先通過V1向C1充電，通過V1和V2向C2充電，使C1和C2的電壓接近電源Vs的電壓。
（2）當脈沖信號Vp輸出矩形波脈沖的上升沿時，電容C1的對交流信號表現(xiàn)為短路，因此B點電壓也出現(xiàn)一個幅度與Vp幅度相等的跳變脈沖，跳變的幅度與脈沖信號峰峰值相等。該跳變脈沖信號通過二極管V2向電容C2充電，此過程中二極管V1保持截止。
（3）當Vp信號下降沿到來時，V1導通使VB電壓保持在Vs之值，V2截止，電容C2上所充的電壓保持不變。
（4）經(jīng)過多個脈沖周期后，Vb的電壓逐漸增加至電源Vs電壓加上脈沖信號的峰峰值電壓。
2.1 脈沖信號幅度對輸出的影響
保持其它參數(shù)不變，改變脈沖信號幅度VAL和VAH，記錄仿真開始后100ms（仿真時長約40s）時的Vb電壓值，B點的低電平VBL和高電平VBH電壓。仿真結果見表1。
表1中的數(shù)據(jù)基本滿足如下關系式：
Vb = Vs - 2*VF + VAH C VAL （1）
式中VF=0.46V，為二極管的正向導通壓降。
2.2 負載對輸出的影響
脈沖信號頻率100kHz，占空比50%，幅度VAL=0，VAH=12V，在空載、5MΩ、500KΩ、50KΩ和5KΩ等5種負載條件下，記錄輸出電壓Vb，結果見表2。
3 升壓電路實驗數(shù)據(jù)
用電路板搭接了基于多諧振蕩器的升壓電路，脈沖信號由NE555組成的多諧振蕩器產(chǎn)生，NE555輸出電流能達到200mA，二極管1N4148輸出電流能力也能達到200mA，理論上可以驅動200mA的負載，但是輸出紋波會比較大。升壓電路圖如圖3，圖中R3是為了限制NE555的輸出和輸入電流，防止過流損壞芯片。
NE555供電電壓VCC為12V，多諧振蕩器參數(shù)如下：
（1）高電平持續(xù)時間：T1=0.7*（1+5.6）K*1n=4.62us。
（2）低電平持續(xù)時間：T2=0.7*5.6K*1n=3.9us。
（3）周期：T=T1+T2=8.54us。
（4）頻率：f=1/T=117KHz。
（5）VL = 0，VH=12V。
改變負載電阻，測試輸出電壓，實驗結果見表3。
從上表2、表3和圖4可以看出，升壓電路輸出電壓隨負載電阻的減小而減小。實測結果比仿真結果略小，變化趨勢與仿真結果吻合。
4 結論
通過仿真分析得出了基于多諧振蕩器的升壓電路的輸出電壓公式，通過實驗驗證，電路在10mA以下的負載條件下能較好的滿足公式（1）。所設計的電路在50mA負載條件下將45V的電源電壓升到了51.9V。該電路大量應用于功率放大芯片PA05的boost供電中，性能可靠，有效地提高了功放的動態(tài)范圍。
參考文獻
[1] 閻石.數(shù)字電子技術基礎（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2] 銀志軍，趙揚等.倍壓整流電路的仿真與分析[J].光電技術應用，2006.
[3]Texas Instruments，NE555 datasheet， 2010.
[4]APEX PA05 datasheet，2005.
升壓電路范文第2篇
關鍵詞： 剩余電流 形成 檢測 靈敏度 可靠性
1.引言
在剩余電流動作保護型電器中,如漏電、觸電保護器（RCD）和漏電觸電保護斷路器（RCBO、RCCB），無不使用著漏電、觸電信號檢測元件――零序電流互感器。它與脫扣執(zhí)行機構組合使用，在決定產(chǎn)品工作性能起到至關重要的作用。然而，對于一臺品質合格的產(chǎn)品來說，其良好的保護工作特性不僅由信號檢測元件和執(zhí)行機構兩個關鍵部件所決定，同時為它提供合適的使用工作條件也是不容忽視的因素。否則不能正常發(fā)揮已具有的靈敏、可靠的工作特性，乃至引起拒動作或誤動作。
2.電源中性點直接接地系統(tǒng)中剩余電流IΔ的形成
2.1 剩余電流I的含義
流過被保護回路中電流瞬時值的矢量和（有效值），此電流而稱為剩余電流。亦可以這樣理解為在保護系統(tǒng)內流動的電流為正常工作電流，而流出保護系統(tǒng)外的故障電流稱為剩余電流。剩余電流I包含下述三種對地漏電電流概念：①接地故障電流ΣZ，由于電路中絕緣故障通過阻抗而注入大地中的電流。②對地泄漏電流ΣC，無絕緣故障但從帶電件通過電介質和導線對地的分布電容所注入大地中的電流。③人體觸電電流r，電流通過人體和接觸帶電件時的接觸電阻注入大地的電流。
、
2.2單相供電保護電路中剩余電流I的形成（見圖一）：
圖（一）中，流入和流出TA中的電流分別為 1和 2，在正常狀態(tài)下，流過TA的漏電流的矢量和 1+ 2 = , = ΣZ+ ΣC+ r ,此時 n(保護器設定脫扣電流)或≈0。TA次級線圈無電信號輸出或極其微小，不能推動脫扣器動作跳閘。當被保護電路中對地產(chǎn)生漏電流時，流過TA中電流矢量和 1+ 2 = ≠0，且 ≥ n,因而在TA鐵心中產(chǎn)生一個較大的交變磁通Φ0=Φm?sinωt ，使TA次級線圈感應出設定的脫扣電壓E2，使其脫扣器動作跳閘。
2.3三相三線制供電保護電路中剩余電流的形成（見圖二）：
圖（二）為三相三線制供電保護電路。電路中流入和流出TA的電流分別為 1、 2、 3，在正常狀態(tài)下，流過TA中的電流矢量和 1+ 2+ 3= ， ≈0或 ＜ n， = ΣZ+ ΣC+ r ，TA次級輸出E2不能推動脫扣器動作。當保護電路中對地呈現(xiàn)漏電流 1+ 2+ 3= 。當 ≠0，且 ≥ n時, TA次級線圈輸出設定電壓E2，推動脫扣器動作跳閘。在此電路中，脫扣器動作與否與三相負載是否平衡無關。
2.4三相四線制供電保護電路中余電流IΔ的形（見圖三）：
在三相四線制保護電路中，正常狀態(tài)下 1+ 2+ 3+ N= ，此時 ≈0或 ＜ n， = ΣZ+ ΣC+ r ,TA輸出E2不能推動脫扣器動作。當 1+ 2+ 3+ N= ， ≠0，且 ≥ n時,TA次級線圈輸出電壓E2推動脫扣器動作。此電路脫扣與否同樣與三相負載電流是否平衡無關。
3．被保護電路中帶電件的對地絕緣水平及導線分布電容對保護電路
工作特性的影響（見圖四）
3.1被保護的三相電路中各相對地絕緣阻抗平衡；各相對地分布電容容抗平衡，各相漏電流經(jīng)另外兩相的阻抗和容抗流回系統(tǒng)中性點。即 ΣZ=0， ΣC=0，而引起保護電路動作的剩余電流 只有人體觸電電流 r 。此時，保護電器動作與否僅由 r決定,不受電網(wǎng)漏電流的影響。
3.2一般情況下各相對地絕緣阻抗及容抗不平衡，此時三相不平衡漏電流 ′與人體觸電電流 r之間有相位差為（設 ′= Σ Z+ ΣC，則 = + r）
（1）當-120 1120 時，對應圖（四）中的斜線區(qū)， 1′＞r1。由于三相不平衡漏電流的存在相當于提高了保護電器靈敏度。
（2）當-120 2120 時，對應圖（四）中的空白區(qū)，2′r2，即三相不平衡漏電流 2′的存在相當于降低了保護電器的靈敏度。從數(shù)值上看，2′越小越靠近 r2；而且隨著2′的增大，對保護電器的檢測特性影響愈嚴重。當2′接近保護電器額定動作電流表IΔn，且 ′與 r2的相位差 2=180 。 時，只有r2超過2 IΔn時，保護電器才能動作。而當2′達到或超過IΔn時，保護電器一合閘并可動作跳閘而不能投入保護運行。
（3）在單相制供電保護電路中，其相線漏電流 ′和人體觸電電流 r處在同一個相位上， ′的存在也相當于提高了保護器的靈敏度。電路中尚末發(fā)生人體觸電事故時，或者觸電電流 r尚末達到 n時，保護器即可能發(fā)生脫扣動作。此時 ′≥ n 。
通過上述分析可知，電流動作型漏電、觸電保護器在電路中能否準確可靠地動作，不僅與電路中漏電、人體觸電電流大小有關，同時表明電路中漏電電流大小與電路中帶電件對地的絕緣水平、導線對地的分布電容和在額定電壓下帶電件與絕緣材料及其使用環(huán)境條件之間的絕緣配合有關。所以，為充分發(fā)揮電流脫扣型保護電器的自身優(yōu)勢，應為其提供合適的外部條件，使之靈敏可靠地運行。但必須說明，保護器在相線之間，相零之間的漏電或觸電時不起保護作用。
4.電流脫扣型漏電、觸電保護器的種類與特征
在品種眾多的漏電、觸電保護電器中尤以組合拼裝式漏電保護斷路器市場占有量最大，應用范圍最廣。以它接受TA信號的處理與傳輸方式基本上分為：①電磁式②電子電磁混合式③電子式。電子式與混合式多數(shù)使用在保護電路中分斷容量較大或系統(tǒng)保護與分段保護電路的首端，而電磁式多數(shù)應用在分斷容量較小保護電路的終端。電磁式漏電保護斷路器以脫扣線圈的初始狀態(tài)又分為釋放式和吸合式兩種。釋放式線圈起動脫扣機構時所需電磁功率較小，因而TA輸出負擔較?。▋H為動作線圈脫扣時的去磁），可靠性高，易于調整。吸合式脫扣線圈初始吸合銜鐵時所需用電磁功率較大，它們之間脫扣線圈工作電源有的取之于電網(wǎng)與電網(wǎng)電源有關，有的直接取之于零序電流互感器，與電網(wǎng)電源無關。但所有RCBO或RCD、RCCB漏電保護電器均需采用零序電流互感器作為漏電信號的產(chǎn)生與檢測。
5.剩余電流檢測用零序電流互感器（TA）
5.1工作原理
TA在檢測到剩余電流時，由初級繞組（穿過TA鐵心中心孔一定匝數(shù)的導線）的漏電電流信號轉換為次級繞組的電壓信號。所以它是A―V變換器，亦是阻抗變換器。與一般單相雙圈式變壓器工作原理相同，不同的是其激磁電源不是電壓源而是電流源。據(jù)此可以推導出如下公式：根據(jù)電路定律并用復數(shù)矢量表示：
=2[(R2+r2)+j(X2+)]…………(1)
式中： ――二次側線圈感應電壓。
2――二次線圈中的負載電流。
X2和 ――分別為二次側負載電抗和二次線圈漏抗
R2和r2――分別為二次側負載電阻和二次側線圈內電阻
根據(jù)磁路定律在鐵心中立出下式：
1W1+2W2=Φ0Z0…………(2)
式中：1――一次側流過的剩余電流
W1和W2分別一次側和二次側線圈匝數(shù)
Φ0――鐵心中主磁通
Z0――鐵心的激磁阻抗
由于Z0的存在， 1與 2之間存在著變動的相位差，即1與 2的關系隨著Φ0和 Z0的大小而變。若令0為鐵心中的磁化電流，用鐵心激磁安匝表示方式代替Φ0和 Z0則可得：
0W1=Φ0Z0 將該式代入（2）式可得：
1W1+2W2=0W1…………(3)
根據(jù)電磁感應定律可得二次線圈中的感應電壓E2：
=-j4.44+ W2Φ0…………(4)
根據(jù)上列四式給出矢量圖見圖（五）：
上式中 和激磁阻抗Z0之間的關系是：
= …………(9)
從而可得：
= …………(10)
設二次回路負載阻抗為,則由（5）式和（6）式可得下式：
5.2 TA的工作特性與靈敏度：
漏電保護斷路器中脫扣機構的脫扣動作來自短路、過載、漏電三種指令，而漏電脫扣指令是由TA發(fā)出的。僅對漏電脫扣而言，TA的工作特性直接影響到漏電脫扣時的靈敏度。
討論TA的工作特性主要是指它對電路中漏電電流的反應能力。因此首先分析TA中 1（ ）與之間的關系特性。用數(shù)學表達式是K= ，所以K值的大小直接表征著它對漏電流反應能力的強弱。從（11）式和圖（五）矢量圖可以列出下式：
式中： =arctg （r2―TA二次線圈電阻 ―二次線圈漏抗
―二次側繞組阻抗 ―W12μs/
從（12）式可以說明如下：K值要大，則即靈敏度要高,
與 值應大。而 = W12μs/ 的關系式又說明，只有穿過TA中導線匝數(shù)W1、鐵心截面積S和導磁率μ大，磁路長度 小時， 就會增大，但 應合理增大（與二次線圈負載有關），要達到最高靈敏度，應滿足下式：
最后說明，負載脫扣線圈要獲得TA二次繞組的最大功率，二者阻抗必須匹配。
6.結束語
1）低壓漏電保護電路中的漏電流是絕緣損壞漏電流、帶電件通過電介質和導線分布電容產(chǎn)生的電容電流及人體觸電電流的矢量和，當漏電脫扣動作時在排除未有人觸電情況下,應作具體分析判斷。
2）合理選擇低壓漏電保護器在不同保護區(qū)段及各區(qū)段中的首、末端保護器額定漏電脫扣電流值(IΔn)。
3）目前普遍采用零序電器互感器的鐵心材料為非晶態(tài)合金,為了提高靈敏度，二次側繞組匝數(shù)較多，但工藝要求緊繞時易使鐵心變形而使E2輸出幅度下降，影響其靈敏度。
4）鐵心材料工作點處于磁化曲線磁場非線性段，輸出的E2電壓呈非正弦波，具有增高頻率和提高輸出電壓的作用，但易受外界高頻信號干擾產(chǎn)生誤動作，一般在二側繞組上并聯(lián)一支適當容量的電流器C，可以提高可靠性。
參考文獻：
【1】陳俊源等《低壓觸電保護器》 [M] 上?？萍汲霭嫔?1985年
【2】龔紹文 《磁路及帶鐵心電路》 [M] 高等教育出版社 1988年
【3】《電機工程手冊》 [M] 第5卷 輸配電設備 25.電流互感器 機械工業(yè)出版社 1984年
升壓電路范文第3篇
1、短路就是電流走了近道，其特點就是電流增大，而電弧就是電路不直接連接，電流沒有辦法直接流過去，就用電弧的形式過去了，如果沒有電弧電流，就不能叫短路。
2、變壓器內部雖然由絕緣油浸泡，但短路后也會產(chǎn)生電弧，只不過絕緣油有散熱、絕緣、滅弧、阻尼的作用，能夠將短路后的電弧降低，但完全消除電弧也是不可能的。
3、當變壓器內部短路時，短路電流會非常大，其電弧也會引發(fā)絕緣油的分解，生成的氣體會推動變壓器瓦斯繼電器動作，這也是變壓器瓦斯保護的原理。
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升壓電路范文第4篇
[關鍵詞]真空斷路器；截留；電壓；抑制
目前在我國電力工程建設施工的過程中，人們?yōu)榱耸沟秒娏刂葡到y(tǒng)的工作性能得到有效的保障，就將許多新型的電氣設備應用到其中，從而對電力系統(tǒng)進行有效的控制管理。而真空斷路器的使用，不僅可以使得電力系統(tǒng)用的安全性、可靠性和經(jīng)濟性得到有效的保障，還有著良好的應用效果，讓電力系統(tǒng)的工作性能得到進一步的提升。但是，真空斷路器在在實際應用中，會出現(xiàn)截留過電壓的現(xiàn)象，這就使得電力系統(tǒng)的使用功能受到一定的影響，因此我們就必須要采用相應的抑制辦法來對其進行處理，從而使得真空斷路器的性能得到增強，滿足現(xiàn)代化電力工程建設施工的相關要求。
一、真空斷路器的概述
1、真空斷路器的定義
所謂的真空斷路器也就是一種由于高真空絕緣介質組成的配電裝置，它在實際應用的過程中，有著體積小、質量輕以及絕緣性能好等方面的優(yōu)點，因此在當前我國電力工程建設施工中得到了人們的廣泛應用。而且隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們也對其真空斷路器的工作性能進行相應的優(yōu)化，這就使得真空斷路器的應用范圍更加的廣泛。目前在市場上存在的真空斷路器有很多種，其不同的斷路器其使用功能也存在著一定的差異，因此我們在對其進行選擇的過程中，就一定要對其實際情況進行分析，從而對真空斷路器進行科學合理的選取。
2、真空斷路器的特點
在電力系統(tǒng)控制管理的過程中，真空斷路器已經(jīng)得到了人們的廣泛應用。其特點主要表現(xiàn)為以下幾點。
第一，觸點開距較小。由于其觸頭開距較小，因此我們在對其進行使用的過程中，對其操作功能的要求也不叫低，這就延長了真空斷路器的使用壽命；第二，觸頭間隙介質的恢復速度比較快。在真空斷路器故障問題發(fā)生的時候，由于其介質的恢復速度比較快，因此這就使其可以自行的對其故障問題進行處理，以確保電力系統(tǒng)的正常運行；第三，質量較輕，體積也比較小，這就很好的滿足了現(xiàn)代化電力工程建設施工的相關要求；第四，內部結構的磨損量比較少，這不僅有效的保障了電氣設備的使用壽命，還提高了電力系統(tǒng)的正常運行。
二、問題的提出
目前我們在對真空斷路器進行使用的過程中，人們?yōu)榱耸蛊涔ぷ餍阅艿玫竭M一步的提高，也將許多先進的科學技術引入到其中，這就使得真空斷路器的結構和功能都得到了有效的提升。尤其是在36kv及其以下的電力系統(tǒng)的控制管理當中，得到了人們的廣泛應用。這樣不僅延長了電力系統(tǒng)的使用壽命，還保障了整個電力系統(tǒng)的工作性能，從而滿足了現(xiàn)代化電力工程建設施工的相關要求。但是，真空斷路器在實際應用的過程中，也存在著一定的局限性，整個就導致電力系統(tǒng)的出現(xiàn)電力損失的情況，這就給人們造成了一定的經(jīng)濟損失，而導致這種問題出現(xiàn)的主要是在于，其真空斷路器在使用的過程中，容易出現(xiàn)截流過電壓的現(xiàn)象，進而導致電容器的工作性能受到嚴重的影響，使得電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性大幅度的下降，為此我們就許多采用相應的技術手段來對其進行處理，從而保障電力系統(tǒng)的正常運行。
1、截流過電壓的產(chǎn)生過程
圖1為空載高壓感應電動機的單相等值電路，其中Lo為電源電感，Co為母線對地電容為電動機的漏感，C為電動機對地電容，Lk為Co～C回路中連線電感；OF為斷路器。當通過OF斷開高壓感應電動機時，由于斷路器的滅弧能力是按斷開大電流設計的，可能在電流到達零之前，發(fā)生強制熄滅，這就是斷路器的載流現(xiàn)象G。由于斷路器的截流，在電動機漏抗中將儲存磁能。如截流瞬間電機上的相電壓為Uo，此時在電機的等值電容中儲存的電能電流被截流后，電容～電感回路中發(fā)生高頻振蕩即產(chǎn)生截流過電壓。
2、截流過電壓的抑制方法
抑制真空斷路器中出現(xiàn)的截流過電壓，一般從兩方面入手，一是從斷路器觸頭材料～滅弧結構～操作方式出發(fā)，進行改進；二是從加裝抑制過電壓裝置，采用有氧化鋅避雷器和R-C保護，下面以真空斷路器斷開感性負載為例，說明R-C保護電路，可見R-C保護器的工作原理，就是用它來改變電路的工作狀態(tài)，讓振蕩電路變成無振蕩電路，以此來抑制操作過電壓，為了消耗電路的振蕩，保護器中的C必須足夠大，使得振蕩頻率接近工作頻率，保護器中的1，也必須足夠大，接近Rc值，但不能太大，否則會影響R-C保護器的作用，通過多年來的實踐，真空斷路器的Lo和Co大致有一個范圍，所以用一種或少數(shù)幾種規(guī)格R-C保護器，就能使絕大多數(shù)真空斷路器操作過電壓振蕩的頻率接近5OHz，其幅值降至電源電壓峰值的2倍以下，從而保證電路安全運行。
3、重燃過電壓的產(chǎn)生原因及消除方法
真空斷路器在開斷容性電流時，由于操作機構跳躍引起電弧多次重燃，產(chǎn)生過電壓，通常采用改進觸點材料和結構以及相應措施加以解決。1）負載端并聯(lián)電容，通過電容器對電流吸收（充電），降低過電壓的波頭陡度。2）采用阻容限壓器，在高頻重燃時，由于電阻～電容吸收能量，使高頻震蕩減弱，從而限制電弧多次重燃所產(chǎn)生的過電壓，R和C一般選擇為100～2000和0.1～0.2MF。故障排除后只要按一下常開按鈕SB整流柜又能正常工作。
4、保護電路的調試
電路制成后，只有經(jīng)過認真的調試才能可靠工作，本電路設定整流柜輸出電流大于700A時，就應可靠動作，使用數(shù)字萬用表測量IC的2腳對11腳電壓，并仔細調節(jié)可變電阻R2，使2腳對11腳電壓為7V，即可滿足短路保護要求。整流柜在實際使用時只要過載（大于700A）或短路，就能自動切斷其交流電源，經(jīng)人為短路試驗，證明該短路保護電路可靠工作。
三、結語
總而言之，真空斷路器在使用過程中，雖然有著良好的應用效果，但是在其對的過程中，也時常會出現(xiàn)截流過電壓的現(xiàn)代，這就對整個電力系統(tǒng)的正常運行有著嚴重的影響，為此我們就必須要采用相應的技術手段，來對其進行優(yōu)化處理，從而對真空斷路器的使用功能進行優(yōu)化，以確保整個電力系統(tǒng)的正常運行，促進我國電力工程的發(fā)展建設，滿足人們日常生活和生產(chǎn)的基本需求。
參考文獻
升壓電路范文第5篇
[關鍵詞]真空斷路器 操作過電壓 電機 回路 危害性 對策
近年來，真空斷路器在電力系統(tǒng)中應用越來越廣泛，由此而產(chǎn)生的一些問題也引起人們的關注。由于真空斷路器在截流、重燃或三相斷開時會產(chǎn)生操作過電壓，其操作過電壓幅值可以使電機等設備絕緣擊穿，相間導體閃路，引起事故擴大，造成不應有的損失，人們逐漸認識到這種危害的嚴重性，于是開發(fā)出了多種用于限制真空斷路器操作過電壓的設備，如金屬氧化物避雷器、阻容吸收器、組合式過電壓保護器等產(chǎn)品，但由于選用不當或保護設備技術性能的不適用或未考慮被保護設備的特殊情況，運行時的事故仍時有發(fā)生。
1、真空斷路器操作過電壓對電機產(chǎn)生的危害
在真空斷路器前后兩側均存在著電感、電容，電感則為電機的等效電感和導體及變壓器的等效電感; 電容為導體對地及相間的等效電容、電機的等效電容等。真空斷路器開斷電機回路時產(chǎn)生截流過電壓、多次重燃過電壓及三相同時截流過電壓等三種危害。
1、1截流過電壓
由于真空斷路器有良好的滅弧性能，當開斷小電流時，真空電弧在過零前就會熄滅，由于電流被突然切斷，其滯留于電機等電感繞組中的能量必然向繞組的雜散電容充電，轉變?yōu)殡妶瞿芰俊τ陔姍C和變壓器，特別是空載或容量較小時，則相當于一個大的電感，且回路電容量較小，因此會產(chǎn)生大的過電壓，特別是開斷空載變壓器時更危險。從理論上講可以產(chǎn)生很高的過電壓，但由于觸頭和回路中有一定的電阻產(chǎn)生損耗以及發(fā)生擊穿，對過電壓值有相當?shù)囊种谱饔?，但這種抑制作用是有限的，不能消除在切斷小電流時出現(xiàn)的過電壓。因此特別對感應負載在采用真空斷路器作為操作元件時，應加裝過電壓保護設備。
1、2多次重燃過電壓
多次重燃過電壓是由于弧隙發(fā)生多次重燃，電源多次向電機電容進行充電而產(chǎn)生的。在真空斷路器切斷電流的過程中，觸頭的一側為工頻電源，另一側為LC回路充放電的振蕩電源，如果觸頭間的開距不夠大，兩個電壓疊加后就會使弧隙之間發(fā)生擊穿，斷路器的恢復電壓就會升高。如果觸頭開距增的不夠大，就會發(fā)生第二次重燃，再滅弧，再重燃以致發(fā)生多次重燃現(xiàn)象，多次的充放電振蕩，觸頭間的恢復電壓逐級升高，負載端的電壓也不斷升高，致使產(chǎn)生多次重燃過電壓，損壞電氣設備。實驗證明，電機匝間絕緣的損壞主要是由于真空斷路器多次重燃引起的電壓逐級升高造成的，特別是在切斷電機的啟動電流時極易發(fā)生過電壓。
1、3三相同時開斷過電壓
三相同時開斷過電壓是由于斷路器首先開斷相弧隙產(chǎn)生重燃時，流過該相弧隙的高頻電流引起其余兩相弧隙中的工頻電流迅速過零，致使未開斷相隨之被切斷，在其他二相弧隙中產(chǎn)生類似較大水平的截流現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更高的操作過電壓，所產(chǎn)生的過電壓是加在相與相之間的絕緣上。在開斷中小容量電機或輕負載情況下容易出現(xiàn)三相同時開斷電壓。
2、電機回路中應用真空斷路器應采取的措施
由于電機繞組存在較大的電感量，以及繞組的匝間電容、對地電容和雜散電容的存在，相當于一個LC振蕩回路，根據(jù)真空斷路器操作過電壓產(chǎn)生的機理，當切斷小電流時容易產(chǎn)生過電壓危害電機絕緣及回路電器設備，因此必須采取措施限制操作過電壓，以保護電氣設備能安全可靠地運行，同時擴大真空斷路器的應用范圍。目前國內采取的措施有裝設金屬氧化物避雷器（MOA）、三叉戟過電壓保護器（TBP）、組合式過電壓保護器（JPB）等，以上三種設備均采用氧化鋅閥片作為主要元件，各保護設備的主要技術參數(shù)如表1所示。
式中，K為沖擊系數(shù)，取K=1.15
對6kV電動機和6.3kV發(fā)電機，Us=15.9~16.6(kV)
對10kV電動機和10.5kV 發(fā)電機，Us=25.6~26.8(kV)
電機運行時的試驗電壓: Us′=1.5Ue
對6kV電機，Us′=9kV(有效值)，沖擊值Us″=12.7kV
對10kV電機，Us′=15kV(有效值)，沖擊值Us″=21.2kV
根據(jù)絕緣配合規(guī)程的要求，耐受電壓水平最小應超出保護水平15%，同時由于在10kV及以下系統(tǒng)中不接地或經(jīng)過消弧線圈接地，且當發(fā)生單相接地時，健全相電壓升至線電壓，并允許運行2h，這種情況下將使避雷器嚴重過熱而損壞。從電機試驗電壓計算值及表中所列的保護水平看，MOA避雷器保護電機的水平最差，TBP和JPB雖好于MOA，但裕度太小，保護性能仍不理想，因此，當真空斷路器產(chǎn)生操作過電壓時，不能很好地保護電機。
目前有些廠家研制并生產(chǎn)了旨在限制真空斷路器操作過電壓危及電機絕緣的新產(chǎn)品RC阻容吸收器，它可使絕大多數(shù)電路的操作過電壓降至電源電壓峰值的2~2.5倍以下。目前有三種形式的RC保護器，即中性點直接接地的普通型RC保護器; 中性點不接地型RC保護器; 雙路RC過電壓保護。普通型RC保護器存在著當單相短路時電容電流過大導致饋電回路全部跳閘，特別對于有高頻分量的場所，使得RC保護器電阻燒損; 不接地RC保護器雖然解決了因電容電流過大而跳閘以及燒電阻的問題，但對于相對地之間的高頻振蕩沒有消除，使得事故發(fā)生率略高；雙路RC過電壓保護器既解決了對地電路中的高頻振蕩，又解決了對地電流過大和R-C裝置電阻燒損問題。
但是不管哪種RC保護器，當它應用在不接地系統(tǒng)中時，按規(guī)程要求在電容電流不大于3~4A時，可帶負荷運行2h，其RC回路中的電容無疑增大了回路的電容電流，如果超過或接近規(guī)程規(guī)定值則可能需要裝設消弧線圈或接地電阻，增加了設備和投資，因此應對其進行正確分析和選用。
根據(jù)各廠家的資料，RC裝置中電容量為0.1μF，電阻為100Ω，其容抗為Xc=1/ωC，ω=2πfn。其電容電流在10kV回路中為:
Ic=Ue/Xc=Ue2πfnC
=10×2×3.14×50×0.1
=0.32(A)
在6kV回路中電容電流為:
Ic=6×2×3.14×50×0.1=0.2(A)
從以上計算可知，每臺RC裝置的電容電流將達到0.2~0.32A之間。如果在一條母線上連接著5~10臺RC裝置，再加上電機回路的電容電流有可能超過規(guī)程規(guī)定的允許值，則在電機中性點必須裝設消弧線圈或電阻以保護設備的安全運行。因此，在電機回路特別是在發(fā)電機回路中選擇設備時，不僅要考慮電機回路的電容電流，同時要考慮分支回路的對地電容和用于保護真空斷路器的RC裝置的電容電流，這一問題往往被設計人員及廠家、運行管理人員所忽視。
3、發(fā)電機回路中應用真空斷路器應注意的一些問題
目前生產(chǎn)的真空斷路器大多數(shù)為普通配電型真空斷路器，已有不少單位在一些中小水電機組、電機回路和企業(yè)小型機組中廣泛采用，用戶也感到比使用少油斷路器簡單、方便、無維護工作量、尺寸小、安裝更換快等優(yōu)點，也考慮了裝設過電壓保護裝置。即使這樣，在發(fā)電機回路中裝設普通配電型真空斷路器仍存在一些缺點和不足①發(fā)電機隨著運行時間的延長，其絕緣水平逐漸下降，真空斷路器的操作過電壓與電機的絕緣水平配合幾乎沒有多少裕度; ②發(fā)電機回路斷路器的技術性能要求比較嚴格，使用條件嚴酷，如切斷直流分流標準要求發(fā)電機斷路器切斷直流分量值為大于60%或80%的額定開斷電流，普通配電型真空斷路器很難達到; ③由于發(fā)電機本身的電容量（水輪發(fā)電機大于汽輪發(fā)電機），加上較長的引出線及分支線產(chǎn)生的電容量，如果使用RC過電壓保護器，還應加上保護器的電容量，使在發(fā)生單相接地時電容電流較大，就會引起不必要的跳閘或在中性點增加設備（如消弧線圈、接地電阻等），從而會引起斷電保護復雜化。
在工程的初步設計階段，重要的工作之一就是設備選型，為了選擇合適的設備有必要對發(fā)電機的電容電流作出初步估算。計算發(fā)電機電容值有多個不同的公式，有些則需應用電磁計算的有關參數(shù)，在初步設計時應用受到一定的限制，因此可采用比較簡單的美國GE公司的計算公式:
Cf=3KdSn/ √Un(1+0.08Un)
式中: Kd為對有阻尼的凸極電機取0.0317; Sn為發(fā)電機容量; Un為發(fā)電機額定電壓。
求得發(fā)電機的電容后，可根據(jù)發(fā)電機的額定相電壓Ux求得電機的電容電流: Icr=ωCfUx×10-6
式中: Ux為發(fā)電機額定相電壓（V）。
通過對發(fā)電機回路電容電流的計算，以及其他條件，可確定發(fā)電機回路是否采用真空斷路器，若采用真空斷路器，采用何種限制操作過電壓的措施，以及確定發(fā)電機中性點接地方式。
4、結語
通過對真空斷路器操作過電壓的產(chǎn)生機理以及我國目前生產(chǎn)的保護設備的技術參數(shù)的分析和計算，指出了在電機回路中裝設真空斷路器時，必須有完善的保護設備來限制真空斷路器的操作過電壓，更好地保護主設備，才能不斷地擴大真空斷路器的使用范圍，使電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟地運行。特別是在發(fā)電機回路中使用真空斷路器時，更要慎重，不可盲目使用，除具有完善的保護措施外，還要考慮其絕緣水平配合、發(fā)電機回路的電容電流、切斷直流分量的要求等因素，使真空斷路器的優(yōu)良性能得到充分發(fā)揮。
參 考 文 獻
1.王秀梅等.真空斷路器.北京: 機械工業(yè)出版社.1983
2.電機工程手冊.北京: 機械工業(yè)出版社.1997
3.張文淵.真空斷路器合閘彈跳的危害性及對策.電氣時代.2001（11）
