施进行了分析，找出了吸收过电压的装置一RC阻容保护装置，并通过在启动频繁的780KW磨煤电动机真空断路器进行了录波试验，进一步证实了RC阻容保护在吸收过电压方面的优越性，通过参数选择，在部分电动机进行了应用试验，效果很好。

　　真空断路器具有结构简单维护方便，安全可靠，适用于频繁操作。齐鲁石化热电厂现有87台高压电动机，配有ZN5―10型真空断路器。由于真空断路器灭弧能力较强，截流产生较高过电压，对电机的绝缘造成了严重的威胁。该厂由真空断路器操作的高压电动机在切合过程中多次发生绝缘击穿事故，给安全生产造成了严重的威胁，为了弄清真空断路器切合高压电动机产生过电压的真实情况，以便采用正确的保护措施。为此，对ZN5―10型真空断路器切合高压电动机的过电压情况进行了录波试验，在试验的基础上找出了的过电压保护措施，即加装RC阻容保护装置对过电压进行了吸收，收到良好的限制过电压效果。

　　2产生过电压的机理真空断路器在切合感应电动机时，不可避免的要产生过电压，过电压的产生由以下几个方面引起。

　　2.1.截流过电压所谓截流过电压就是工频电流自然过零之前发生的断弧现象。真空断路器发生截流的原因主要是在某一电流值时，由于弧柱扩散速度太快，阴极斑点附近的金属蒸汽压力和温度剧降，使金属质点的蒸发不能维持弧柱的扩散，造成电弧突然熄灭。截流值的大小在很大程度上取决于触头材料，同时与网络参数有关。

　　由于截流在工频电流I及电压为U时被截断，则电动机漏感L中将储存+LI2的磁能，在电动机等值电容C中将储存+CU2的电能。发生截流后，电容、电感回路将发生高频振荡，振荡电压很高，即截流过电压。根据上述过程可推导出高频振荡过电压最大值：5~0.7由上式可见，截流过电压大小与截流Io和电动机特性阻抗z=/LTC有关。开断容量较小的电动机，由于截流值Io较小，过电压较低。开断数千千瓦的大容量电动机，由于其线圈的匝数较少，导线截面大，因而电感L小，电容大，使得特征阻抗Z很小，过电压也较低。但是当开断数百千瓦中等容量的电动机时，由于1及Z都较大，过电压较高。该厂用真空断路器操作的电动机容量，除给水电动机为2300KW外，其余的电动机大都在310 800KW之间，正是过电压较重的情况，必须采取可靠的保护措施。

　　2.2多次重燃引起的过电压真空断路器在切断高压感应电动机时，在电流过零瞬间，电弧被熄灭。这时动、静触头开距很小，电流过零后，电压恢复速度超过动静触头间介质强度的恢复速度，电弧熄灭后，动静触头间又被击穿，电弧重燃，产生高频振荡，出现高频电流，频率一般在105~106Hz这时，负载侧电容电感发生电磁振荡，产生更高电压，直到介质强度恢复速度超过电压的恢复速度，电弧才会被熄灭。

　　重燃过电压的幅值很高，且过电压波上升时间是十分之几微秒，波头极陡，过电压将集中在电机首端几匝绕组上，造成电动机匝间绝缘击穿，对电动机的绝缘危害极大。

　　由测试数据知，当波头在1. 5us以下时，高频重燃过电压加在电动机绕组上，使匝间电位分布极不均匀，有的匝间承受很高电压，首先发生击穿，造成电机击穿损坏。

　　2.3真空断路器闭合时预击穿所引起的过电压在真空断路器闭合时，由于触头间隙的缩小，触头间隙的介质不能承受回路电压，以致产生电弧击穿，并流过高频振荡电流，同时在高频电流第一个过零点熄灭，这样会发生多次击穿，并将产生瞬间过电压，其峰值一般不超过系统电压的3倍，但频率高达1MHz，波头极陡，每次电动机启动时都会发生，对电动机危害甚大，当真空断路器多次分断电流，在触头表面形成“胡须”，此时发生预击穿的时间会愈早，预击穿次数会愈多，危害更大。另外，由于真空断路器触头的弹跳造成的过电压危害也很大。

　　由上边的分析得知，电动机在启停时所产生的过电压，特别是波前陡，频率高的过电压波，对电动机的危害，造成电机绝缘严重损坏，有时会发生绝缘击穿短路，烧坏电动机。

　　3过电压保护措施对真空断路器操作产生的过电压，国内外研究了一些保护措施，目前主要采用氧化锌避雷器和RC保护阻容吸收装置。

　　3.1氧化锌避雷器氧化锌避雷器实际上是一种非线性电阻，在正常工作电压或过电压不高时，避雷器工作在高阻区，即对过程无影响，当出现高幅值过电压并超过避雷器的起始动作电压（通过1mA直流电流时的压降）时，避雷器工作点移到低阻区，吸收过电压的能量，从而抑制过电压。

　　根据上述过程，避雷器起始动作电压UlmA应满足：1一电源电压波头系数；1.1电阻片间分散系数；1.05―电阻老化系数；若电动机绝缘水平取预防性耐压试验电压U则：1为冲击系数。

　　避雷器保护特性通常用保护比K表示，保护比K就是在过电压作用下避雷器可能通过的最大电流与1mA电流时电压降之比。可见为使避雷器能可靠的保护电动机绝缘，必须保证：实际上目前国内生产的氧化锌避雷器的保护特性不能满足上述要求，有的厂家给出K=U106a/U1mA=1.3~1.4安全系数太小。对于操作频繁的电动机，考虑到绝缘损伤的累积效应，氧化锌避雷器作为电动机过电压保护效果不太好，如该厂在真空断路器上虽装有FY―6氧化锌避雷器，但仍经常发生电动机绝缘击穿事故。

　　3.2阻容吸收保护装置RC阻容过电压保护装置是由电容和电阻串联组成的，电容是一个简单的低通滤波器，它对瞬变浪涌电压起着吸收和降低波前陡度的作用，而串联的电阻有降低冲击电流的作用，只要设计得当，使它瞬变频率时的阻抗大大低于电压阻抗，构成一个分压器，把它并联在用电设备上，便可有效地降低截流过电压的波前陡度，所以特别适用于电动机的过电压保护。

　　4试验接线、试验结果及过电压分析4.1试验接线按所示接线，在磨煤机电动机的开关室，在磨煤机实际运行中进行测量。由断路器的跳闸信号启动录波装置，并少加延时再动作三相电流，由各相电流互感器二次分别接到示波器的三个电流输入。

　　电机侧三相对地电压，由三组分压器各经3米长的同轴电缆接到示波器的三个电压输入。

　　4.2试验结果及过电压分析在磨煤机电机实际运行过程，录得20多次分闸时的电流、电压波形，典型示波图如所由试验结果可知，用真空断路器切轻载电动机出现截流现象及相应的截流过电压，由于测量数据有限，不能精确统计出过电压的最高倍数，但从所测数据中测得的平均过电压倍数约为2.0倍，按正态分布进行处理后可得出最高过电压倍数为2.8，已超过电动机预防性试验电压的峰值Umax=2. 6Uy若再考虑到电机绝缘损伤的积累效应，此过电压对电机绝缘将造成严重威胁，必须采取保护措施。

　　在上述780KW电动机回路中，在真空断路器小车内，在断路器电动机侧安装了C=0.1微法，R=200欧姆的一组阻容保护吸收装置后，同样在电动机实际运行过程中，录得多次分合闸时的电流、电压波形，典型示波图如所。与对比，截流值使过电压现象明显减弱，实测结果证明了上述阻容保护吸收装置效果好，故决定在启动频繁的磨煤机电动机加装阻容保护。

　　5阻容保护吸收装置参数的选择所示三相电路在不同开断情况下都能画成单相等值电路，图中Ly为电动机的漏感，由于短路试验结果求得，不同容量电动机的列表1中，C及所选阻容吸收装置的参数。

　　当一相首先开断（如图所示）时，图中L=1.吸收装置Co，Ro可按以下式求得：电压峰值，即：Io为截流值，真空断路器主要截流范围为根据上海电机厂电容器的产品样本作如下选择440KW回路的真空断路器选用GS6―1型阻容吸收装置，C= 200欧姆。

　　电动机容量310KW回路真空断路选用GS6―2型阻容吸收装置，C= ~400欧姆之间，但考虑到Ro的数值变化对其影响不是很明显，同时为了减小正常工作的损耗，R=200欧姆。

　　表1C计算值电动机容量（KW/）首先断开一相后断开两相6结论采用ZN5―10真空断路器频繁操作数百千瓦容量的高压6kV电动机将产生对电机绝缘有危险的截流过电压；采用FY―6氧化锌避雷器作电动机的过电压保护，由于避雷器保护特性与电动机绝缘水平之间配合的安全系数太小，不够可靠，保（下转26页）根据上面的分析可以看出，常规的氧化锌避雷器由于其额定电压和持续运行电压选值偏低，在一些情况下不仅不能起到保护设备的作用反而增加了电力系统的事故。如果氧化锌避雷器的持续运行电压Uc到线电压，相应也大大提高了相对地的电压保护值。这样的保护值根本不能保护电动机的绝缘，增加串联间隙，仅增强了耐受持续时间较长的内部过电压能力，而不能解决Ul00A=U相间的问题。

　　近年来，国内出现了一种带串联间隙四星接法的氧化锌避雷器，现介绍如下。

　　5带串联间隙四星接法的氧化锌避雷器带串联间隙四星形接法的氧化锌避雷器接线方式如所示。

　　三相四星形氧化锌避雷器的接线图该接线方使得Ul00A=u相间，相与相之间的过电压大为降低，提高了保护性能。下面来分析其保护性能。

　　5.1相间过电压保护：当三相中任意两相之间发生过电压时，P1，P2，P3三个保护单元中的两相则通过各自的间隙两两串联放电，氧化锌阀片导通限压；过电压消失后，因氧化锌阀片的泄漏很小，放电间隙自动恢复。

　　因此，带串联间隙四星形接法的氧化锌避雷器很好地保护了高压电动机相对相之间的绝缘。

　　5.2相对地过电压保护：当三相中任意一相与地之间发生过电压，P1，P2，P3三个保护元件的相应一相和接地单元P4之间通过各自的间隙两两串联放电，氧化锌阀片导通限压；过电压消失后，因氧化锌阀片的泄漏很小，放电间隙自动恢复。同样，因此，带串联间隙四星形接法的氧化锌避雷器很好地保护了高压电动机相对地之间的绝缘。

　　6结论综上所述，常规的氧化锌避雷器由于其额定电压和持续运行电压选值偏低，在一些情况下不仅不能起到保护设备的作用反而增加了电力系统的事故。如果将氧化锌避雷器的持续运行电压Uc提高到线电压，相应地大大提高了相对地的电压保护值。这样的保护值根本不能有保持电动机的绝缘。

　　四星形接线的氧化锌避雷器中采用的间隙使氧化锌阀片和间隙互为保护，间隙使得在氧化锌阀片中的荷电率为零，避免了氧化锌阀片的老化问题，氧化锌良好的非线性伏安特性又使得间隙放电后无截波，无续流，间隙再不承受灭弧任务，提高了使用寿命。

　　氧化锌避雷器采用四星形接法，可将相对相之间的过电压大为降低，提高了保护的可靠性，而且，相对相、相对地的保护电压值低，可将操作过电压可靠地限制在被保护设备的绝缘允许范围内，并且在单相接地、间隙性弧光接地和谐振过电压下长期运行。（上接22页）护效果不理想，因此，仍多次发生电动机绝缘击穿的事故。

　　为防止电动机绝缘的击穿，对上述真空断路器应改用阻容吸收装置，于96年在启动频繁的磨煤机真空断路器电动机侧加装阻容保护后，效果很好，但由于断路器结构所限，改造加装难度大。

　　为了更好的保护电动机，使其在运行中不被过电压损坏绝缘，建议在以后改造及新上高压6kV电动机真空断路器时，应在设计中加装阻容吸收保护装置。