零區(qū)電流

電液比例控制是由電液比例控制閥為主要元件構(gòu)成的控制系統(tǒng)，電液比例控制閥(簡(jiǎn)稱比例閥)實(shí)質(zhì)上是一種廉價(jià)的、抗污染性較好的電液伺服閥。

與電液伺服閥相似，控制比例閥的比例放大器也是具有深渡電流負(fù)反饋的電子控制放大器，其輸出電流和輸入電壓成正比。比例放大器構(gòu)成與伺服放大器也相似，但一般要復(fù)雜一些，如比例放大器一般均帶有顫振信號(hào)發(fā)生器，還有零區(qū)電流跳躍(比例方向閥)等功能。

比例閥結(jié)構(gòu)主要有電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器(比例電磁鐵)和閥兩部分。多數(shù)比例閥是開環(huán)控制的，但也有閉環(huán)控制的。

比例電磁鐵是在傳統(tǒng)的濕式直流閥用開關(guān)電磁鐵基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前所應(yīng)用的大多數(shù)比例電磁鐵是盆式結(jié)構(gòu)。

P—T電弧模型把開關(guān)電弧看作一個(gè)兩端元件，其電導(dǎo)作為電路參數(shù)和電弧參數(shù)的函數(shù)隨時(shí)間變化。利用選定的數(shù)學(xué)形式，通常是微分方程，確定傳遞函數(shù)，使剩余的自由參數(shù)與測(cè)量所得u(t)、i(t)波形吻合。

這樣的電弧模型的方程中所用的電弧參數(shù)是電弧的散發(fā)功率P和時(shí)間常數(shù)T，因而此類電弧模型被稱為P-T電弧模型，也叫作黑盒模型或Black Box模型，簡(jiǎn)稱BB模型。

參數(shù)P和T并不直接涉及開關(guān)或斷路器的設(shè)計(jì)參數(shù)。電弧參數(shù)是在特定條件下由實(shí)驗(yàn)確定的，所以在該條件下可以得到很好的應(yīng)用。

P-T模型涉及電弧的熱過程，而與介質(zhì)過程無關(guān)。因此，其應(yīng)用范圍僅限于電流零區(qū)中電弧與電路的相互作用，即熱擊穿區(qū)域。

需要注意的是，P-T電弧模型的目標(biāo)是描述開斷過程中開關(guān)電弧與其所在電路的相互作用，為此，用一整體電弧表示即可，也就是只需知道電弧總的電特性，而不需弧柱中具體物理過程。需要指出的是，電力系統(tǒng)中的電壓、電流主要由電網(wǎng)參數(shù)決定，而不是電弧參數(shù)。例如，在確定瞬態(tài)恢復(fù)電壓( TRV)或瞬態(tài)關(guān)合電流時(shí)，只需用理想斷路器替代實(shí)際斷路器就能得到良好結(jié)果。僅當(dāng)電弧電壓約達(dá)到電路中電源電壓的10%時(shí)，電弧對(duì)電流的影響才是明顯的。在熱開斷過程中，僅當(dāng)電弧電導(dǎo)率降至TRV電路的波阻抗時(shí)，在電流零區(qū)中電弧的影響才是明顯的。由此可以預(yù)知為什么確定電弧參數(shù)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

在切斷能力試驗(yàn)中，電壓的量測(cè)一般可以采用傳統(tǒng)的方法，即采用電阻分壓器、電容分壓器或阻容分壓器。

零區(qū)電流方法

測(cè)量電流零區(qū)的電壓的方法有兩種：一種是采用電容分壓器。這種方法比較簡(jiǎn)單，因?yàn)橐寻l(fā)展有頻率響應(yīng)良好的，輸出功率大的電容分壓器。另一種方法是用在量測(cè)對(duì)象的電容小，要求測(cè)量裝置具有很小的固有電容的時(shí)候。這時(shí)可以采用探針型的電壓計(jì)。圖1示探針型電壓計(jì)的工作原理。如圖1，在電場(chǎng)分布形式不變的情形下，用一地電位的小探針檢測(cè)與高電壓成比例的電壓。采用高輸入電阻(10⁴歐)的場(chǎng)效半導(dǎo)體元件，可以使探針即令在很低的頻率(0．1赫)之下，也不需要電源而能測(cè)量電壓。高電壓電極對(duì)地的電容僅為幾個(gè)微做法。

零區(qū)電流目的

量測(cè)電流零區(qū)的電流的目的是：測(cè)量電流趨近于自然零點(diǎn)的變化率，測(cè)量殘余電流的波形，觀察產(chǎn)生重燃的情況以及重燃時(shí)去游離和再發(fā)弧的過渡現(xiàn)象。這些過程可以在數(shù)十或數(shù)百微秒內(nèi)發(fā)生，并包含有高頻分量，因此對(duì)測(cè)量技術(shù)提出了較高的要求。

對(duì)量測(cè)儀器的要求是：

(1)量測(cè)裝置的頻率響應(yīng)好，極限頻率高(約為1兆周左右)。

(2)電流量測(cè)部分，一方面要能精確地反應(yīng)零區(qū)小電流值的變化，一方面又要求能通過大的短路電流，而不使量測(cè)儀器受到損壞，這就要求具有限流的作用。

(3)測(cè)量的電流雖只為短路電流的千分之幾，但要求測(cè)量準(zhǔn)確度不低于記錄儀器的準(zhǔn)確度。

量測(cè)裝置中的關(guān)鍵元件是電流檢測(cè)元件。

零區(qū)電流目前的測(cè)量方法

目前用來量測(cè)零區(qū)電流的方法有下列幾種：

(1)采用低阻值的分流器

這種方法中采用低阻值的分流器，再用：

分流器——限幅器——放大器——示波器

量測(cè)線路進(jìn)行量測(cè)。在這種方法中，因?yàn)榉至髌髦幸ㄟ^大的短路電流，所以阻值不能取高。圖2示這種方法所用的量測(cè)線路。如圖2，當(dāng)分流器中的電流低于所要求量測(cè)的極值時(shí)，電流無阻地通過限幅器，經(jīng)過放大器在示波器上記錄下來。如果分流器中的電流超過所要量測(cè)的極限電流時(shí)，則限幅器起作用，將輸入到放大器的信號(hào)值

限制在規(guī)定值以下，以保護(hù)后級(jí)的量測(cè)儀器不受損壞。目前在BBC試驗(yàn)站中所用分流器的參數(shù)為：電阻l毫歐，靈敏度為每安一毫伏，極限通過電流100千安(峰值)，0．1秒熱穩(wěn)定電流為40千安。

采用低阻值同軸分流器的量測(cè)裝置，由于具有某種程度的集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，在頻率較高時(shí)，頻率響應(yīng)變壞，所以不宜用來量測(cè)近區(qū)故障試驗(yàn)的零區(qū)電流。

(2)磁控管法

為了測(cè)量被試斷路器兩端對(duì)地的高電位以及頻率較高的電流(包括零區(qū)的電流)現(xiàn)象，BBC實(shí)驗(yàn)室發(fā)展了一種用磁控管的量測(cè)方法。如圖3，所用的磁控管是一種特制的E80T型管，它的特性是：板流受磁場(chǎng)的控制，當(dāng)磁場(chǎng)的磁通密度為0~B1時(shí)，板流與磁通密度成比例，當(dāng)磁通密度超過B1時(shí)，板流基本不變。用兩個(gè)這樣的管子安裝在母線的兩側(cè)，則磁控管的板流受母線電流磁場(chǎng)的控制。E80T管的靈敏度為10毫伏/安，整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的頻帶寬超過20兆赫。此法可以用來量測(cè)切斷近區(qū)故障時(shí)的零區(qū)電流。磁控管法的優(yōu)點(diǎn)是：

a．主回路與測(cè)量回路分開；

b．磁控管同時(shí)具有限流作用，不需采用限幅器；

c．輸出電壓比較大，不要放大器，直接輸出到示波器；

d．時(shí)間常數(shù)小，反應(yīng)快；

e．有良好的頻率特性；

f．量測(cè)范圍大，受外界的干擾小。

磁控管的缺點(diǎn)是，陽極制造工藝復(fù)雜，有時(shí)非線性失真大。

(3)采用真空斷路器的測(cè)零區(qū)電流的方法。

近來，日本介紹了一種借真空開關(guān)的幫助量測(cè)零區(qū)電流的方法。在這種方法中，與分流器并聯(lián)一個(gè)真空開關(guān)。在量測(cè)電流尚沒有達(dá)到零區(qū)之前，真空開關(guān)是閉合的，這樣，大的短路電流通過真空開關(guān)，保護(hù)了分流器使其不受短路電流的損壞。當(dāng)電流接近零區(qū)時(shí)，真空開關(guān)打開，由于開關(guān)的電弧電壓不高，可以即時(shí)熄滅，這樣全部要量測(cè)的電流通過分流器，可以用一般的方法進(jìn)行量測(cè)。這種方法的試驗(yàn)結(jié)果表明，采用性能高的真空開關(guān)，可以在電流自然過零10微秒之前營測(cè)到準(zhǔn)確的電流。

在這種量測(cè)方法中，對(duì)真空開關(guān)的要求是：

a．打開觸頭時(shí)，電弧電壓很低，而且電弧電壓值與所切斷的電流大小無關(guān)。

b．觸頭間的絕緣恢復(fù)快。

c．觸頭間有通過大電流的能力。

在這種方法中，由于在電流大的時(shí)候，真空開關(guān)短接了分流器，所以可以采用高阻值的分流器。這樣，量測(cè)電流時(shí)輸出電壓提高了，而且干擾的相對(duì)水平也降低了。這一方法據(jù)介紹可以用在短路電流50千安以下。

根據(jù)蘇聯(lián)1975年的報(bào)導(dǎo)，他們制成的量測(cè)弧后電流裝置的水平為0．1厘米/安(20千安以下)和0．05厘米/安(20千安以上)。

上面介紹的測(cè)電流零區(qū)的電流及電壓的方法也可以制成一個(gè)裝置，同時(shí)測(cè)量電流和電壓。

圖4為這種組合測(cè)量裝置的線路圖。

零電流轉(zhuǎn)換，一種與零電流開關(guān)作用相似,但性能更優(yōu)的電路。零電流開關(guān)中,諧振電路的電感與主電路開關(guān)串聯(lián),因而它的零開關(guān)條件受電源電壓和負(fù)載電流的影響,工作不穩(wěn)定;零電流轉(zhuǎn)換電路中,諧振電路與主電路并聯(lián),改善了零電流開關(guān)的工作條件。

1. 負(fù)荷不平衡引起的零序電流

為保證配變的安全運(yùn)行，應(yīng)采取有效措施抑制零序電流的產(chǎn)生。因中性線不平衡電流是零序電流的3倍，因此，中性線電流的限制值經(jīng)過理論計(jì)算可以證明：聯(lián)結(jié)組為Y，ynO的變壓器，其中性線電流不得超過額定電流的25%。這就是抑制零序電流的中性線電流的限制值。

在配變以三相四線制供電運(yùn)行中，為抑制零序電流的產(chǎn)生，必須經(jīng)常檢測(cè)中性線的電流值，如檢測(cè)到中性線電流達(dá)到或超過額定電流的25%時(shí)，這將預(yù)示著零序電流的產(chǎn)生。為此，應(yīng)采取措施對(duì)配電網(wǎng)的i相用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整，使三相負(fù)荷盡量趨于平衡，以減少中性線電流，抑制零序電流的產(chǎn)生。

對(duì)于以三相網(wǎng)線制供電的配電變壓器，在供用電管理中，首要的工作即是經(jīng)常檢測(cè)調(diào)整三相負(fù)荷，使三相負(fù)荷盡量保持基本平衡，保證變壓器處于i相負(fù)荷平衡的狀態(tài)運(yùn)行這不僅可抑制零序電流的產(chǎn)生，而且，也是配變安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效措施。

2. 短路故障引起的零序電流

零序電流保護(hù)一般使用在有條件安裝零序電流互感器的電纜線路或經(jīng)電纜引出的架空線路上。當(dāng)在電纜出線上安裝零序電流互感器時(shí)，其一次側(cè)為被保護(hù)電纜的三相導(dǎo)線。鐵心套在電纜外，其二次側(cè)接零序電流繼電器。當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生相間短路時(shí)，一次側(cè)電流為零，二次側(cè)只有因?qū)Ь€排列不對(duì)稱而產(chǎn)生不平衡電流。當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，零序電流反映到二次側(cè)，并流入零序電流繼電器，使其動(dòng)作發(fā)出信號(hào)。

在安裝零序電流保護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)特別注意的是：電纜頭的接地線必須穿過零序電流互感器的鐵心。這是由于

被保護(hù)電纜發(fā)生一相接地時(shí)，全靠穿過零序電流互感器鐵心的接地線通過零序電流起到作用，否則互感器二次側(cè)也就不能感應(yīng)出電流，因而繼電器也就不可能動(dòng)作。

配電變壓器配置零序保護(hù)，最好能就近安裝，如果安裝在變壓器小室。CT二次電纜短，二次負(fù)載電阻小，在出u短路時(shí)CT不容易飽和，一次電流按比例變?yōu)槎坞娏?，有利于零序保護(hù)的正確動(dòng)作。

對(duì)于城市而言，主城區(qū)部分，35kv、10kV系統(tǒng)由于電纜出線日益增多，電纜在發(fā)生單相接地故障后，如果不及時(shí)切除，易擴(kuò)大事故，因此，建議新建變電站應(yīng)采用電阻接地方式，邊緣地區(qū)新建35 kv、10 kv系統(tǒng)宜采用電阻接地方式，郊區(qū)農(nóng)村地區(qū)35 kv和10kV架空配電線路宜采用消弧線圈自動(dòng)補(bǔ)償接地方式 。