高寒地区35kv电缆灭弧消谐方案研究

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摘 要：目前，高寒地区电网存在着直流断路器在短路时由于电弧而致接头被破坏的情况，这给电网的运营带来很大的麻烦，所以，为了解决这个问题，本文将讨论高寒地区35kv电缆灭弧消谐的方案。

关键词：灭弧消谐；高寒地区；35KV

目前，高寒地区电网存在着直流断路器在短路时由于电弧而致接头被破坏的情况，这给电网的运营带来很大的麻烦，所以，为了更好地解决这个问题，本文将讨论高寒地区35kv电缆灭弧消谐的方案。

1 电弧的产生

要解决这个问题，首先要知道电弧是怎样产生的？在动触头被分离后，和静触头的结合积就会慢慢地变少，使得触头真正结合的电流密度慢慢地变大，故使得相关原料的温度不断地升高。就在分离的那一刹那，结合之处的原料不再固化，成为了液态金属桥。而此物再次分离，大量的原料就会成为蒸汽飘到触头里。而这个过程里，温度本就非常高，故而原料的表层就会把生成的热能逸出。并且，两种触头还未足够分离，他们之间的电场还很强，故而，也将会有电子散出。

这些电子在进入到弧隙后，将经电离而出现比之前还多的数量。电子在阳极和正电荷交合生成热能。正离子就在阴极生成热能，由此就变成了二次电子，并且，正离子还将在阴极同电子交融，产生新的能量。不独如此，大量的正离子与电子还将于弧隙空间交融，将让粒子运动更加强烈。这些都会使得弧隙间的气体立即升温，当温度越来越高，就会有大量电离生成。而且，两种触头的间隙也将越来越大，伴随着弧隙间大量的粒子、高温气体、电压降低，也就造成了电离减弱，热电离将占据主要地位。只要弧隙中生成热电离，电离也就会持续不断地被增强，由此造成粒子数不断增多，电导率不断增大，电压也越来越低，于是电弧就开始燃烧。

此前高寒地区35KV的整个系统的最主要的形式是单母线形式，它是中性点经高阻接地系统，更多的是保障整流变压器。电解整流变压器带大容量可控硅整流设备，在过程中就会有很多高次谐波生成而由此存在一定的危险因素。

2 灭弧消谐

此种电弧对电路既有好处也有害处。好的地方是可以泄放电磁能，从而减小过电压。而不好之处就是电弧将拖后电路开断，电弧温度过高就会造成触头损坏，也就让触头的使用期限大大减短，甚至还可能会引起火灾、爆炸，绝对不能掉以轻心。所以，充分了解电弧的产生将有助于我们研究灭弧消谐。

过去，本部门为了解决35KV供电系统中出现的这个问题，则于很多地方都配备了HD-XHG微机消弧消谐柜。可是，消弧装置并没能够彻底解决这一问题，依然还是存在着隐患。比如，当35KV系统出现了问题时， HD-XHG微机消弧消谐柜就没能及时地真正意义上地解决单相接地问题。之所以出现这种现象，根据生产方的解释是HD-XHG微机消弧消谐柜所使用的PT的励磁特性有问题，有的时候就可能出现未能发挥消谐作用的情况。面对这些情况，如今本部门则选用单独的35KV供电系统就只配备一套HD-XHG微机消弧消谐柜，如是要进行大的运行时则还要取消一套消弧柜。假若是进行大的运行时，依然还是要想配备配备一套HD-XHG微机消弧消谐柜的话，那么，这一套HD-XHG微机消弧消谐柜所能起到的装备。

笔者的研究目的是以最短时间熄灭电弧，也就是研究采用什么方法可以杜绝电弧的生成，又或是电弧生成后，采用什么方法让它存在的时间最大程度地减小。

由于直流系统的电流无法自动过零点，所以，如要熄灭电弧，还得人为过零点，以此来对高寒地区35kv电缆灭弧消谐。

在弧长不变的情况下，在一定电流下测试计算弧隙的电压。和普通的导体不一样的是， 电弧电阻会伴随电弧电流变大而变小，电弧电阻除了与弧长有关系外，还和电极材料、压力、相对电弧运动速度等等都有着密切的关系。

在直流电路中，只要满足了条件，电弧就会熄灭。然而，真实的情况是，就算是电弧熄灭条件已完全满足，但电弧还是不可能立即就熄灭，这主要是由于电路中的弧柱与电感都有着热惯性，因此电弧也就仅仅是将要媳灭，但真正的熄灭还是要一些时间。所以，理论上可以用下面的方法来完成直电弧的熄灭：

（1）提升电弧静态伏安特性。

（2）增强电路负载电阻值。

（3）选择恰当的强迫电流过零回路，利用交流电弧熄灭原理来灭弧。

（4）选用单独的35KV供电系统就只配备一套HD-XHG微机消弧消谐柜，起到提醒报警的作用，增强系统的维护功能。

“如果在直流电流上通过叠加合适的交流电流，则电路电流将出现过零点，由此便可以利用交流电弧媳灭原理来媳灭直流的过零。由于直流电弧灭弧原理中电流过零是通过附加回路实现的，所以这种电流过零也称为强迫过零。……这种方法也就是本文中所提到的电流转移法的原理，即用预充电的电容器经过电感放电形成一个高频反向振荡电流，加在直流断路器上，从而产生电流零点，最终熄灭电弧[1]”。

3 结语

综上所述，随着高压供电系统愈来愈普遍，利用人工过零点灭弧的方法是高寒地区35kv电缆灭弧消谐的崭新发展方向。然而，笔者本人对35kv电缆灭弧消谐的整个理解也还是有不足的地方，基于此，还需要用更多的精力去深入研究，以期提出更好更周祥的高寒地区35KV电缆灭弧消谐方案。

参考文献：

[1]高银银.地铁用直流断路器灭弧方案的研究[D].

作者简介：陈泓达（1974-），男，四川达州人，研究生研究方向：高原高海拔地区变电设备选型，变电站运维管理。