直流电弧（精选4篇）
直流电弧 篇1
0 引言
电弧效应是所有电气系统设计时必须面对和解决的问题[1]。根据不同电气系统的运行特点, 电弧大致可以分为交流电弧与直流电弧两类。其中, 直流电弧因并没有交流电弧有自然电流过零的特性, 其电弧效应产生的危害和隐患甚至会更大。尤其在民用飞机领域, 存在大量的直流开关设计环节, 因此直流开关回路的设计质量, 极大的影响着整个飞机电气系统的可靠性和稳定性。因此, 直流电弧开关电弧效应, 长久以来都是民用飞机电气设计人员研究的痛点和焦点所在。
所以为了规避直流开关电弧效应, 对民用飞机电气系统造成不利影响, 在民用飞机直流开关回路设计过程中, 有必要对直流开关电弧效应进行软件建模, 分析其造成的影响程度大小, 并结合系统设计特性, 给出相应的改进方案。
1 直流开关电弧效应国内外研究现状
在电弧物理数学模型研究领域, 国外研究人员早在1939年, 就提出了最初的凯西 (Cassie) 模型。Cassie模型数学机理是将电弧燃烧熄灭的物理过程, 等效为一个动态的随输入电压、输入电流波动的动态电阻, 将其代入所涉及回路中进行数学运算, 最终得到电弧在回路中的运行特性。该模型对电弧的诸多物理参数进行了假设, 可以对交流电弧进行一定程度定性、定量的分析。但是其不能体现直流电压与直流点就对电弧动态特性的影响, 因此对直流电弧的适应性相对较差。
在Cassie模型的基础上, 针对开关直流电弧的特殊性, 国外研究人员进一步提出了梅尔 (MAYR) 电弧模型。MAYR电弧模型, 假设电弧在确定的圆柱形气流通道内放电, 假定圆柱体在电弧放电时间段内体积恒定, 直径不变。以开关断开瞬间, 回路的剩余能量为初始条件, 能量的传到是利用空气电离的特性常数, 对开关电弧从产生、持续最后熄灭的过程进行数学解析, 最终拟合得到开关电弧持续过程中的电压电流曲线。MAYR模型目前已经在直流开关电弧效应的研究中得到了广泛的应用, 是目前比较成熟的电弧模型。
随着20世纪90年代以来计算机仿真技术的飞速发展, 研究人员开始考虑将电弧的物理数学模型与计算机仿真软件有机结合。利用计算机的强大计算能力, 辅助进行电弧这一非线性电气现象的研究。其中, MATLAB/SIMULINK软件作为一款相对成熟的电气仿真软件, 以其强大的模块化电气接口、优异的数学运算速度, 一直以来受到了相关设计人员的广泛青睐。因此, 本文以MATLAB/SIMLINK为仿真环境, 利用MAYR电弧数学模型, 对民用飞机28V直流开关回路电弧效应进行建模, 并给出初步仿真分析结果。
2 基于MATLAB软件直流开关电弧效应仿真分析
本文所构架的基于MATLAB软件直流开关电弧效应仿真模型如图1所示。在主回路中, 供电电源采用飞机28V直流电源, 在电源输入端串入电感, 模拟飞机线路中寄生电感以及阻抗参数。主回路负载是单个直流步进电机阀门, 因该模型是研究直流开关电弧效应, 所以无需对负载侧的控制策略做完整的模拟, 仅需将电机以及控制部分模型简化为如图1所示的等效电感、电阻和电容模块。开关电弧模型在图面显示上示意为一个开关式样, 内部封装了基于MAYR模型的电弧数学模型, 主旨建模思路是将开关关断瞬间, 负载侧电感电容储存的瞬态能量值作为MAYR模型的输入, 根据所假设直流电弧的物理参数, 对电弧运行时电压电流特性进行测算。
本文基于该仿真模型, 对28V步进电机阀门负载关断时开关电弧效应进行了仿真, 仿真结果如图2所示。初始电源电压都加载在负载侧, 开关本身视作无电阻导线, 不承受电压。在0.02S时, 开关开始由开通转为关断状态, 由于步进电机绕组的电感电流无法突变, 电感上存储了一定量的电感能, 因此在关断瞬间产生了约80V的反电势, 反电势与电源电压一起由开关关断所产生的电弧承受。此时, 开关在硬件接触上, 已经从回路断开, 但是由于电感能量泄放需要, 开关触点之间拉出电弧, 电弧电流在极短时间内, 随着反电势电压的下降而减小, 最终电感电流通过电弧释放完毕。
3 结语
本文基于MAYR电弧数学模型, 以及MATLAB电气仿真环境, 搭建了基于民用飞机直流开关关断时产生的电弧回路仿真模型, 并进行了初步仿真。通过仿真结果可以看出, 在负载侧存在感性元件的情况下, 开关关断瞬间, 会产生四五倍电源电压的反电势电压, 随着电感能量的释放, 开关电弧所承受的电压和电流, 经过极短时间下降到稳定值。在此期间, 电弧放电能量, 随着航线运营时间的增长, 开关作动次数的增加, 必然会对直流开关造成不可逆的影响。因此, 有必要设计缓冲回路, 对开关电弧能量释放过程进行优化, 从而延长民用飞机直流开关使用寿命。
摘要：本文首先介绍了民用飞机控制板开关运行过程中电弧效应对系统可能造成的不良影响, 以及电弧效应的国内外研究现状, 然后基于MATLAB/SIMULINK仿真环境, 建立了基于MAYR方程的仿真模型, 对开关电弧效应进行仿真验证, 并给出初步分析结果, 最后验证分析结果的有效性。
关键词：开关电弧,MAYR,仿真分析
参考文献
[1]齐郑, 杨以涵.中性点非有效接地系统单相接地选线技术分析[J].电力系统自动化, 2004, 28 (14) :125.
[2]李烨, 杨炳元, 李博.基于电弧模型的小电流接地系统故障选线分析[J].内蒙古电力技术, 2010, 28 (3) :17-20.
直流电弧 篇2
在绿能产业的快速发展下,成本不断降低的太阳能光电产品越来越广泛地为家庭或公司所使用,但是,太阳光电产品可能带来的火灾意外也引起了大众的重视。尤其自2006 年起,欧美陆续发生多起太阳能电池模块或系统火灾事件,造成程度不一的设备毁损,根据这类意外的事后调查,研究发现多数电气火灾的发生原因皆指向故障电弧。
一般来说,电弧是一种气体放电现象,指电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花,物理上可以依据Paschen定律来估算。而故障电弧即是指这种放电现象发生在我们不希望发生的地方,同时其高热造成未预期的火灾事件。太阳能电池系统是一种直流电的发电装置,其造成的故障电弧称之为直流故障电弧,与一般交流故障电弧最大不同之处在于其没有相位改变所造成的间歇性周期现象。换言之,一旦发生了直流故障电弧,高热现象将会维持直至电源来源消失。
2002 年起,美国国家电气规范(NEC)开始将故障电弧断路器纳入评估的范畴,并明文规定一般家庭皆要安装此类装置于配电箱中以保护用电安全。对于典型的居民屋顶式太阳能发电,一般使用一串或二串光伏电池阵列,在这种结构下,直流故障电弧电路开关(DC-AFCI)功能完全可以放在光伏的逆变器中,如同目前在逆变器中所使用的接地故障保护功能一样。对于大型商业光伏发电站,直流故障电弧电路探测和开断装置的理想安装地点位于汇流箱中,这个和目前常规的保护功能安装位置一致。成本最高的方式是将此类直流故障电弧电路开关(DC-AFCI)装置安装在每个光伏电池组件处。
此种断开装置难点在于:第一,检测的电弧故障是直流的,与以往的交流电弧故障特性不同;第二,检测的电弧故障产生地点可能在远端,距离电弧检测设备安装位置之间可能隔有正常发电的光伏电池板。
根据光伏直流弧光故障发生过程,以及参考其他弧光故障检测方法,通过多频段动态筛选,自适应频率检测的方式,在光伏输出直流侧电压电流信号中通过可调的DSP滤波器,过滤掉逆变器的干扰信号和可能的误触发信号,并检测出直流光伏弧光故障的特殊信号。为解决故障时可靠快速检测出故障,和非故障状态下可靠不误动,本文主要从以下3个方面进行了研究。
1 使用电压和电流谱频率成反比关系进行基本检测
电弧故障的一个基本特性是故障时电压和电流谱频率成反比关系,通过比较光伏系统中不同位置、不同设备,故障和正常状态下的电压和电流噪音包络线,可以明显地看出这一趋势。通过试验,总结出这一理论适应于弧光故障发生在检测点的远端,经过正常发电的光伏板或其他元件,这一特性并不改变。
2 使用多频段动态筛选,自适应频率检测的方式确定故障状态
发生远端电弧故障后,由于故障信号通过光伏板、连接线等具有天线效应的元件将改变故障时电压电流的频谱,而且这种频谱的改变是随着故障点与检测点之间的相对位置不同、设备型号不同、设备运行时间不同等因素而改变的,并不能找到一个固定的频率确定故障时电压和电流谱频率成反比关系,因此故障检测器需要采用自适应频率检测,并在多频段内进行故障筛选的方式,确保检测到故障频段。
3 使用自动可调的DSP滤波器,过滤掉逆变器的干扰信号和可能的误触发信号
通过电压电流的DFT/FFT运算,逆变器等的干扰信号和故障点的电弧的噪声信号可以明显地通过电压和电流谱频率成反比关系这一原则区分开。但是如果故障点的电弧噪声信号通过PV模块,各种具有天线效应的线材及混杂着逆变器的干扰信号到达位于远端的电弧故障检测装置时,某一特定逆变器的干扰信号更多的是固定在某频率范围内,如1k Hz之下,而电弧的噪声信号则是在一个均匀的频谱范围内,同时如果滤除逆变器的干扰信号,电弧噪声信号是大于其他非电弧引发的噪声信号的。因此通过可自动调节的DSP滤波器,在一个均匀的频谱范围内,过滤掉可能的特定频率的逆变器信号及其他噪声信号,就可以区分得到故障电弧噪声信号。
系统混合有正常与故障讯号,在有信号掩蔽的情境下,应能可靠地检测出故障。电弧故障的发生,往往都在一些正常操作过程中形成的,因此AFD要能够在混杂正常信号和故障信号的复杂工况下,可靠地区分出故障,避免拒动,包括基于直流隔离开关操作过程中发生的接触电弧,此时也不必要跳闸。
为实现可靠地判断电弧故障,并能不误动或拒动,故障判断算法需要具有在复杂工况下可靠区分正常信号(特别是一些类似故障信号的正常信号)和故障信号的能力。由于光伏系统中的电弧故障可能会发生在一些正常操作过程中,那么如何在过滤掉干扰信号的前提条件下提取出故障信号,并可靠判断出电弧故障就是确保AFD能够实用的一个重要条件。
4 结语
总之通过理论分析和多个仿真试验及文献报道, 电弧故障下电流和电压频谱成反比的关系是一个成熟的理论基础。本文通过研究理论和分析实际数据,提出了关键性判断算法,该算法来源于多个成熟理论,包括采样算法、滤波算法、故障判据等,只是根据光伏电弧故障特点, 将原本应用于不同场合的这类成熟算法通过整合,应用于解决光伏电弧故障的问题。
参考文献
[1]Carlos E.Restrepo.Arc Fault Detection and Dis-crimination Methods[J].EEE Holm Conference on Elec-trical Contacts,2007:115-122.
[2]Underwriters Laboratories Inc.UL Standard forSafety for Arc-Fault Circuit-Interrupters[S].UL,1699.
直流电弧 篇3
在当今社会科技飞速发展的今天, 大功率电力电子技术得到了广泛的应用。随之而来的是直流系统在航天领域、大型电网储能领域等的普及。在直流系统中, 若发生绝缘破损、金属连接头松动、高压线路接地等故障时都可能有直流电弧发生。由于直流故障电弧本身的特性和交流电弧区别很大, 很难被传统的保护装置检测并切除。因此对直流故障电弧检测的研究对保障直流供电系统安全稳定运行具有深远意义。
1故障电弧的分类与特性
1.1故障电弧的分类
电弧故障按照发生原因和形式, 可以分为串联电弧故障、并联电弧故障和接地电弧故障三种[1]。
(1) 串联电弧故障:直流线路中, 金属连接头松动、导线破损、接线触点发生松动使电路似接非接时就会产生串型电弧。 (2) 并联电弧故障:并联电弧故障是一种短路故障, 发生在导线与导线之间, 由导线的绝缘破坏引起。当两个极性不同的电线并行间距微小时, 由于各种原因导致的绝缘破损都可能产生并型电弧。 (3) 接地电弧故障:接地电弧是指相线与地端或接地金属间产生的电弧故障, 一般由高压相线出现绝缘破损引起。
1.2直流故障电弧特性
直流电弧产生装置如图1所示。当两个电极从接触相连, 到渐渐远离时, 可以模拟实际中, 直流系统中线路接触不良和金属连接头松动的情况, 产生串联型直流故障电弧。
(1) 直流串型故障电弧发生时, 线路电流会突降, 电弧两端电压增高。如图2所示。 (2) 当发生电弧故障时, 直流系统中电弧电流中有高频交流分量, 而且线路中电流越小交流谐波分量越多[2]。 (3) 发生电弧时, 在1k Hz-100k Hz的频率范围内, 电流的谐波含量明显增多[3]。 (4) 直流电流不存在过零, 直流电弧不容易熄灭。
2直流故障电弧检测方法研究现状
2.1运用于开关柜中的故障电弧检测方法
国内外科研人员利用电弧产生是会发出光亮、电磁辐射和热能等物理特性, 提出了多种检测故障电弧的方法。加拿大研究人员Sidhu, Gurdeep Singh, M.S.Sachdev设计了一种应用在电源开关柜的电弧故障检测装置[4], 该装置分别利用天线、红外接受器和压力传感器来检测发生电弧时所产生声、光, 热和电磁辐射, 而且系统只在各检测装置都检测到电弧发生信号时, 才会认定线路中发生了电弧故障。
国外科研人员已开发出了基于电弧弧光检测的保护系统, 例如ABB集团的电弧故障检测系统、德国穆勒公司应用于低压开关柜的电弧故障保护系统等。这些系统以线路中电流产生的过流现象以及发生电弧时附带的弧光作为双判据, 借此判断产生电弧并提供快速稳妥的线路保护。西安交通大学和大全集团开发了国内首台开关柜电弧故障检测装置[5], 主要应用在电网系统高中压配电柜的电弧检测保护, 但其造价高, 体积大, 不适用于航空电气系统中。上述这些检测装置具有很大的局限性, 检测电路中的传感器安装位置是特定的, 并不适用在长线路大设备中。
2.2运用于直流电车系统中的电弧故障检测技术
电动车系统中的直流电压从14V增加至42V, 使得国内外学者对电车中的故障电弧检测问题愈发重视。Delphi研究室的科研人员Naidu等人发现了在直流系统中, 当有电弧故障发生时线路电流会有明显增降这一特性, 进而研制了一种电弧检测装置。该装置对于安装位置没有特殊要求且需求设备不多, 但是该装置缺点是当开关闭合后, 系统要求负载波动不能太大要尽量平稳, 但在实际很多场合中, 线路的终端负载不可能不发生变化, 所以会造成对检测故障电弧的误判。
2.3运用于光伏系统中的电弧故障检测技术
在光伏发输电系统中, 电路输出的伏安特性受外界光照强度和温度变化的影响巨大。因此, 其他领域的检测方法并不能完全适用于光伏系统中。目前国内外针对光伏系统电弧故障检测方法的研究, 只进行了初步研究。2010年国外科研人员Christian等人利用同轴分流器测量逆变器输入端电流波形变化情况进行故障电弧检测。这种基于系统中电流电压波形变化的检测技术检测位置限制小, 简单高效, 只需在逆变器上安装一个电弧检测装置就可实现对并型故障电弧高精确度地检测, 成为目前直流故障电弧在光伏领域的研究热点。但是这种方法也存在缺点, 由于光伏系统受外界光照强度和温度变化等影响, 系统输出电流电压的幅值波动大, 容易对装置的检测结果造成重大干扰, 所以怎样有效排除由环境引起的对电流电压波形变化干扰这一问题成为了今后一大研究方向。
2.4电弧故障的频域检测技术
正是由于单纯利用电弧时域特征来检测直流故障电弧存在很大的局限性, 所以国外科研人员又提出了在频域进行电弧故障检测方法的研究。
国外研究人员Jeffery L.Kohler和Jincheng Li建立了应用于直流电车系统的直流故障电弧的电流数学模型, 并分析了电弧电流的频域特性[2]。他们发现, 当发生电弧故障时, 电弧电流中含有高频交流分量, 而且线路中电流越小其交流谐波分量越多。可以利用该特性来区分输出波形变化是由电弧故障引起还是正常负载变化引起的。随后两人搭建实验平台并验证了该理论模型的正确性。
国外学者D.L.Schweickart, R.Spyker, J.C.Horwath, 等人对航空直流输电系统中存在的电弧故障问题进行了研究。通过实验观察, 当发生直流电弧时, 系统中电压和电流的波形, 分析了直流电弧中电流含有的高频交流分量[3]。随后将测试将得到的三组电流数据进行分析, 绘制了一张功率频谱密度的分布图, 说明发生直流电弧时, 在1k Hz-100k Hz的频率范围内, 电流的高频交流谐波分量较其他频段显著增多。
由于发现了直流故障电弧中的电流存在上述特性, 进一步验证了在频域进行故障电弧检测的可行性。于是快速FFT分析、提升小波分析、神经元网络算法引入了直流电弧故障检测中来。Kumar, D.M.V, James A.Momoh等人在电弧故障的检测中将采集到的电流值和电压值综合考虑, 运用了FFT, 得到了功率的FFT分析。FFT分析的结果就可以作为判断电弧故障的依据[6]。但是, 考虑到电源输出的质量问题、负载性质和变化 (如直流变换器引入的高频干扰) 等因素, 为减小有可能产生的误判概率, 科研人员又运用了人工神经元网络算法, 将FFT分析后的结果引入神经网络中, 得到了较为准确的结果。
3直流故障电弧检测研究的发展方向
针对电弧故障的检测, 国内外学者主要从电弧发生时的物理现象以及时频域对直流电弧的特性和检测技术展开研究。但是时域法主要从电流变化率、最大值和平均值等来检测电弧。这种算法实现简单, 但易受外界环境干扰且只适用于特定条件或对象, 范围狭窄。频域分析法主要利用电弧发生时引入的大量交流谐波来检测。这种方法与负载类型关联性大, 需要进行噪音去除等处理, 在对电弧信号处理时有很大的局限与不便。
基于上述情况, 直流故障电弧的研究应该主要以寻找更为有效合理的检测算法为主, 排除外界变化带来的输出变化干扰以及电磁干扰, 运用模糊数学, 神经元网络等先进的理论成果, 结合故障电弧的时频特性进行分析。这样既能从整体上感知信号, 又能获得信号的局部更多的特征特性, 必将有利于对故障电弧实施快速有效的检测。
参考文献
[1]吴春华, 闫俊驰, 李智华.光伏系统故障电弧检测技术综述[J].电源技术, 2014, 38 (9) :1768-1770.
[2]Jincheng Li, Jeffery L.Kohler.New Insight into the Detection of HighImpedance Arcing Faults on DC Trolley Systems[J].IEEE Transactions on industry applications, 1999, 35 (5) :1169-1173.
[3]R.Spyker, D.L.Schweickart, J.C.Horwath, et al.An Evaluation of Diagnostic Techniques Relevant to Arcing Fault Current Interrupters for Direct Current Power Systems in Future Aircraft[J].IEEE, Electrical Insulation Conference and Electrical Manufacturing Expo, 2005.Procedings, USA, IEEE, 2005:146-150.
[4]T.S.Sidhu, M.S.Sachdev, G.S.Sagoo.Detection and location of low-level arcing faults inmetal-clad electrical apparatus[J].IEEE, The 7th International Conference on Developments in Power System Protection, Netherlands, IEEE, 2001:157-160.
[5]蔡彬, 陈德桂, 吴锐.开关柜内部故障电弧的在线检测和保护装置[J].电工技术学报, 2005, 20 (10) :83-87.
直流电弧 篇4
在电力系统中, 交流串入直流回路, 除了具有金属性直流接地所有的危害外, 还会引起保护装置的误动作, 甚至会损坏继电保护及自动装置。某发电厂发生了一起特殊的由电弧引起的交流串入直流回路的异常情况。
该厂装机容量为3×135MW机组, 每台机配两段6kV厂用工作电源段, 另外, 3台机脱硫系统配专用脱硫段工作电源, 以上每段工作电源段各配一路备用电源段, 并配置微机型备用电源自投装置 (以下简称备自投) 。
在做3#机交流润滑油泵定期合闸试验时, 1#机6kV-Ⅰ段备自投装置启动将该段备用电源开关合闸;在启动3#机交流润滑油泵时, 2#机6kV-Ⅳ段备自投装置启动将该段备用电源开关合闸;同样是在启动交流润滑油泵时, 又发生6kV-Ⅰ段备用电源开关和脱硫段备用电源开关因备自投启动而同时自动合闸;对以上现象进行验证性试验, 又出现6kV-Ⅰ段、Ⅳ段、脱硫段备用电源自投装置同时启动而自动合闸, 3#主变110kV侧开关油泵也自动启动。需要说明的是, 之前交流润滑油泵主电源接触器烧损, 检修人员将其更换为ABB A145型进口接触器, 该接触器较原接触器体积大、重量沉。
此后, 在每次启动3#机交流润滑油泵时, 都会发生不同电源段的备自投装置启动而备用电源开关合闸的情况。备用电源开关合闸时工作电源开关均未跳开, 且交流润滑油泵启动时是不同的电源段或同时或不同时启动合闸。
2 检查及试验情况
2.1 检查情况
异常发生后, 全面检查各段工作电源开关, 运行正常, 各动力设备无异常, 也未启动如给水泵等大功率设备, 录波器及机组DCS历史记录显示电流、电压稳定;观察备自投装置面板上“动作”信号灯亮, 备自投装置事件记录显示为控制台手动切换, 说明是备自投装置启动后备用电源开关合闸, 查看热工DCS系统历史记录, 排除运行人员误操作。
3#机交流润滑油泵为400V低压动力, 其控制箱装设在3#汽机房内, 控制回路为采用电磁型继电器控制的典型接线 (见图1) ;6kV工作、备用电源开关为微机型高压动力测控装置, 对交流润滑油泵及6kV各段工作、备用电源开关辅助接点、控制回路、电缆等的接线、绝缘电阻、屏蔽层等进行全面检查, 均未发现异常情况, 备自投装置各项试验、开关分合良好。
由于6kV各工作电源段及脱硫段开关室与3#机交流润滑油泵之间相隔较远, 在一、二次系统上相互独立, 且测量交流润滑油泵交、直流之间的绝缘电阻良好, 也排除了运行人员误操作原因造成的开关误合闸。唯一存在联系的就是直流电源部分, 1#、2#直流系统正常运行时通过母联连接, 需重点检查3#机交流润滑油泵启动时对直流电源的影响。
2.2 开关分合闸试验
对3#机交流润滑油泵多次进行分合闸试验, 观察各段快切装置动作情况, 结果如下:
1) 用示波器监视6kV-Ⅰ段快切装置直流电源, 将交流润滑油泵交流电源保险断开, 从控制台操作发出交流润滑油泵合闸令, 只发合闸脉冲, 开关不合闸, 此时, 6kV各段备自投装置及开关正常, 未出现误合闸现象, 示波器显示直流电源为一条直线, 无异常。
2) 断开交流润滑油泵直流电源开关, 用手按住交流润滑油泵的合闸继电器HJ, 使润滑油泵带泵启动, 备用电源开关、备自投装置及直流电源波形未出现异常。
3) 断开交流润滑油泵电机, 从控制台操作发出交流润滑油泵合闸令, 此时只空合润滑油泵接触器, 不带油泵, 则发生同正常启动交流润滑油泵时相同的情况, 6kV-Ⅰ段、Ⅳ段及脱硫段快切装置或同时或不同时启动, 相应的备用电源开关合闸, 同时备自投装置内部有继电器抖动的声音, 观察示波器发现直流电源回路中有交流量波形出现。
4) 将交流润滑油泵交、直流电源全部停电, 再次测量交、直流回路之间的绝缘电阻, 为1000MΩ, 无异常。
由此可判断, 交流润滑油泵在启动期间对直流电源系统产生了干扰, 润滑油泵控制回路中, 其交、直流系统之间存在特殊情况下的寄生回路, 因此, 为弄清寄生回路的根源, 做了进一步试验。
启动交流润滑油泵时, 派专人在现场观察控制箱内接触器、继电器等的动作情况。在合闸命令发出后, 发现交流润滑油泵跳闸继电器 (型号为DZ-15) 接点抖动严重, 其接于交流合闸保持回路中的一对常闭接点TJ2在接触器线圈C中的励磁电流流过时, 因抖动产生较为强烈的电弧, 而另一对接在直流跳闸回路中的常开接点TJ1与常闭接点共用动触头, 且两对接点距离较近 (见图2) , 该电弧即是存在于交、直流系统之间的寄生回路, 它将两对分别接在交、直流回路中的接点连接在一起, 交流电源通过该电弧串入直流电源, 造成直流系统接地。
当发生直流接地或交流串入直流系统时, 通过分布电容构成回路, 产生电容电流, 引起一些动作值较低的灵敏继电器动作。
试验中发现, 跳闸继电器之所以抖动, 是因为接触器与跳闸继电器TJ固定在同一横梁上, 且新更换的接触器体积和重量都增大, 合闸瞬间, 接触器由于线圈励磁产生的震动强度较大, 带动继电器震动而引起其接点抖动, 致使接触器线圈励磁电流在流经继电器接点时产生电弧。
另外, 对备自投装置内用于判断工作电源开关位置状态的中间继电器的直流动作功率进行测试, 为0.8W, 当加交流220V交流电压时, 该继电器也会动作。
3 处理措施
1) 将跳闸继电器TJ与接触器的安装在不同的横梁上, TJ改为固定在开关箱下部, 防止因接触器震动受到影响。
2) 将接在交流合闸保持回路中的跳闸继电器常闭接点使用继电器左侧的接点, 而将接在直流跳闸回路中的跳闸继电器常开接点使用继电器右侧的接点, 两对接点不再共用动触头, 且在距离上相隔较远。
3) 将备自投装置内用于判断工作电源开关位置状态的中间继电器更换为大功率继电器, 并采取抗干扰措施, 在中间继电器两端加装RC回路来提高保护中间继电器抗干扰的能力, RC回路既能吸收交流量, 而对直流回路几乎没有影响, 同时还能起到继电器线圈两端续流二极管的消弧作用。RC应根据U=UNe-t/t选择, 保证充电电压不足以使中间继电器动作。
采取以上措施后, 经多次拉合3#机交流润滑油泵, 6kV各段备用电源开关及备自投装置等设备均运行正常, 未出现误动情况。
4 结束语
因电弧引起的交流串入直流回路而造成设备异常的情况比较少见, 其隐蔽性强。当交流串入直流回路后, 相当于在直流系统接地的基础上又增加了一个交流电源, 它比单纯的直流系统接地带来的危害要大, 使直流电源纹波系数远大于2%, 还会对集成电路、微机保护等精密度较高的设备造成伤害, 应认真分析、查找原因, 并采取有效地措施。
摘要：介绍了一起由于电弧引起的交流串入直流回路造成厂用备用电源开关误合闸的异常情况, 通过试验、检查、分析, 找出了异常的原因并采取相应的处理及防范措施。
关键词：电弧,交流,直流
参考文献
[1]蔡仁刚.直流供电原理设计技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2000.
[2]能源部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册[M] (电气二次部分) , 北京:中国电力出版社, 2005.