1．目的及意义

1. 目的及意义

1.1 研究背景

随着我国国民经济的迅速发展，电力系统正在向大容量、远距离、超(特)高压的方向发展，电容器作为容性元件担负着对电力系统的无功补偿、提高系统电压和功率因数、减小线路损耗的重要作用。系统容量的迅速增大要求并联电容器总装容量及单组容量越来越大。为了满足系统的要求，提高电能质量，对电容器操作越来越频繁，但目前系统中普遍采用真空断路器作为电容器的控制器件，在真空断路器对电容器进行投切时会产生过电压，这将严重威胁电容器的安全和系统的稳定运行。

真空断路器合闸时会产生过电压，这种过电压的产生主要是由于电容上的电压不能突变，合闸时系统电压迅速下降，产生暂态振荡，随着断路器动静触头的接触，会迅速达到稳定。这个暂态过程产生的过电压与合闸时间有关，最高不会超过2倍的系统电压。

切除电容器时，真空断路器发生重燃产生的过电压。这种重燃过电压的产生主要是由于断路器开断后，触头一侧为工频电源，另一侧为高频振荡的电磁能量，在触头开距小，触头间耐压不充分时将发生电弧重燃，电源向回路的电容进行充电，回路参数决定了重燃时过的高频电流达H z。充放电的振荡过程决定了重燃过电压很高，可能会达到系电压3倍以上。该过电压在断路器动作时极易产生，危害也最为严重，所以要着重研究并加以防范。

电容器组分闸操作时，若断路器不重燃，则不会产生过电压与过电流。若断路器断开后，断口电压超过断路器介质恢复强度，就会发生断路器重燃而使电路接通，由于电容器初始电压与其稳态电压不同，回路中会产生暂态振荡过程，从而出现较高水平的过电压。重燃分为单相重燃、两相重燃和三相重燃，其中单相重燃出现概率最大，两相重燃次之，三相重燃出现概率较小，但对电容器组造成的损害最大。

1.2 国内外研究现状

近年来,随着电网容量的迅速增大和对电能质量要求的不断提高,电容器的投切操作越来越频繁。低压无功补偿装置的投切采用晶闸管投切技术,能精确地控制电容器的投切时刻,从而最大限度地减少投切时的冲击电流和过电压。而高压电容器的投切,由于受到可控硅器件耐压的限制不能做到无触点精确控制,都是利用断路器来投切,不可避免地带来操作过电压。另外,真空断路器被大面积应用,由于其开断特性和电弧特性与以往使用的油断路器不尽相同,使得操作过电压引起的故障现象有了一些新的特性,不少性能比较差的国产真空断路器分闸时重燃现象严重。

掌握电弧开断特性是开关电器设计和研制的关键。长期以来,科技人员希望能找到电弧的动态物理模型。最早得出的电弧模型是1939年的克西(Cassie)模型和1943年的麦也尔(Mayr)模型。后来,科技人员从物理方程式出发来描述电弧过程并解决电弧过程与灭弧室或其周围介质状况的关系,在实验的基础上又推导出不少方程式。20世纪70年代以后,在气吹灭弧室纵吹电弧数学物理模型方面有相当大的发展,提出了由能量方程、动量方程、连续方程、气体方程、电导方程等多个非线性方程式组成的电弧模型。 {title}

2. 研究的基本内容与方案

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2. 研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 电弧模型方程式

2.1.1 Mayr电弧模型

Mayr电弧模型是基于热平衡、热惯性、热游离三个基本原理推导而来的,其方程式为：