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(簡稱比例閥)實質(zhì)上是一種廉價的、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，但一般要復雜一些，如比例放大器一般均帶有顫振信號發(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電磁鐵基礎上發(fā)展起來的，目前所應用的大多數(shù)比例電磁鐵是盆式結(jié)構(gòu)。

P—T電弧模型把開關電弧看作一個兩端元件，其電導作為電路參數(shù)和電弧參數(shù)的函數(shù)隨時間變化。利用選定的數(shù)學形式，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，簡稱BB模型。

參數(shù)P和T并不直接涉及開關或斷路器的設計參數(shù)。電弧參數(shù)是在特定條件下由實驗確定的，所以在該條件下可以得到很好的應用。

P-T模型涉及電弧的熱過程，而與介質(zhì)過程無關。因此，其應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電弧模型的目標是描述開斷過程中開關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)恢復電壓( TRV)或瞬態(tài)關合電流時，只需用理想斷路器替代實際斷路器就能得到良好結(jié)果。僅當電弧電壓約達到電路中電源電壓的10%時，電弧對電流的影響才是明顯的。在熱開斷過程中，僅當電弧電導率降至TRV電路的波阻抗時，在電流零區(qū)中電弧的影響才是明顯的。由此可以預知為什么確定電弧參數(shù)是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。

在切斷能力試驗中，電壓的量測一般可以采用傳統(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。這種方法比較簡單，因為已發(fā)展有頻率響應良好的，輸出功率大的電容分壓器。另一種方法是用在量測對象的電容小，要求測量裝置具有很小的固有電容的時候。這時可以采用探針型的電壓計。圖1示探針型電壓計的工作原理。如圖1，在電場分布形式不變的情形下，用一地電位的小探針檢測與高電壓成比例的電壓。采用高輸入電阻(10⁴歐)的場效半導體元件，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量電壓。高電壓電極對地的電容僅為幾個微做法。

零區(qū)電流目的

量測電流零區(qū)的電流的目的是：測量電流趨近于自然零點的變化率，測量殘余電流的波形，觀察產(chǎn)生重燃的情況以及重燃時去游離和再發(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，因此對測量技術提出了較高的要求。

對量測儀器的要求是：

(1)量測裝置的頻率響應好，極限頻率高(約為1兆周左右)。

(2)電流量測部分，一方面要能精確地反應零區(qū)小電流值的變化，一方面又要求能通過大的短路電流，而不使量測儀器受到損壞，這就要求具有限流的作用。

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

量測裝置中的關鍵元件是電流檢測元件。

零區(qū)電流目前的測量方法

目前用來量測零區(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

量測線路進行量測。在這種方法中，因為分流器中要通過大的短路電流，所以阻值不能取高。圖2示這種方法所用的量測線路。如圖2，當分流器中的電流低于所要求量測的極值時，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的極限電流時，則限幅器起作用，將輸入到放大器的信號值

限制在規(guī)定值以下，以保護后級的量測儀器不受損壞。目前在BBC試驗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裝置，由于具有某種程度的集膚效應和鄰近效應，在頻率較高時，頻率響應變壞，所以不宜用來量測近區(qū)故障試驗的零區(qū)電流。

(2)磁控管法

為了測量被試斷路器兩端對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實驗室發(fā)展了一種用磁控管的量測方法。如圖3，所用的磁控管是一種特制的E80T型管，它的特性是：板流受磁場的控制，當磁場的磁通密度為0~B1時，板流與磁通密度成比例，當磁通密度超過B1時，板流基本不變。用兩個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的控制。E80T管的靈敏度為10毫伏/安，整個測量系統(tǒng)的頻帶寬超過20兆赫。此法可以用來量測切斷近區(qū)故障時的零區(qū)電流。磁控管法的優(yōu)點是：

a．主回路與測量回路分開；

b．磁控管同時具有限流作用，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．時間常數(shù)小，反應快；

e．有良好的頻率特性；

f．量測范圍大，受外界的干擾小。

磁控管的缺點是，陽極制造工藝復雜，有時非線性失真大。

(3)采用真空斷路器的測零區(qū)電流的方法。

近來，日本介紹了一種借真空開關的幫助量測零區(qū)電流的方法。在這種方法中，與分流器并聯(lián)一個真空開關。在量測電流尚沒有達到零區(qū)之前，真空開關是閉合的，這樣，大的短路電流通過真空開關，保護了分流器使其不受短路電流的損壞。當電流接近零區(qū)時，真空開關打開，由于開關的電弧電壓不高，可以即時熄滅，這樣全部要量測的電流通過分流器，可以用一般的方法進行量測。這種方法的試驗結(jié)果表明，采用性能高的真空開關，可以在電流自然過零10微秒之前營測到準確的電流。

在這種量測方法中，對真空開關的要求是：

a．打開觸頭時，電弧電壓很低，而且電弧電壓值與所切斷的電流大小無關。

b．觸頭間的絕緣恢復快。

c．觸頭間有通過大電流的能力。

在這種方法中，由于在電流大的時候，真空開關短接了分流器，所以可以采用高阻值的分流器。這樣，量測電流時輸出電壓提高了，而且干擾的相對水平也降低了。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年的報導，他們制成的量測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)。

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

圖4為這種組合測量裝置的線路圖。

零電流轉(zhuǎn)換，一種與零電流開關作用相似,但性能更優(yōu)的電路。零電流開關中,諧振電路的電感與主電路開關串聯(lián),因而它的零開關條件受電源電壓和負載電流的影響,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),改善了零電流開關的工作條件。

1. 負荷不平衡引起的零序電流

為保證配變的安全運行，應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行中，為抑制零序電流的產(chǎn)生，必須經(jīng)常檢測中性線的電流值，如檢測到中性線電流達到或超過額定電流的25%時，這將預示著零序電流的產(chǎn)生。為此，應采取措施對配電網(wǎng)的i相用電負荷進行調(diào)整，使三相負荷盡量趨于平衡，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)常檢測調(diào)整三相負荷，使三相負荷盡量保持基本平衡，保證變壓器處于i相負荷平衡的狀態(tài)運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)濟運行的有效措施。

2. 短路故障引起的零序電流

零序電流保護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。當在電纜出線上安裝零序電流互感器時，其一次側(cè)為被保護電纜的三相導線。鐵心套在電纜外，其二次側(cè)接零序電流繼電器。當正常運行或發(fā)生相間短路時，一次側(cè)電流為零，二次側(cè)只有因?qū)Ь€排列不對稱而產(chǎn)生不平衡電流。當發(fā)生一相接地時，零序電流反映到二次側(cè)，并流入零序電流繼電器，使其動作發(fā)出信號。

在安裝零序電流保護裝置時，應特別注意的是：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

被保護電纜發(fā)生一相接地時，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)也就不能感應出電流，因而繼電器也就不可能動作。

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

對于城市而言，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，如果不及時切除，易擴大事故，因此，建議新建變電站應采用電阻接地方式，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補償接地方式 。