升压电路
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升压电路范文第1篇
在一些应用场合如高端MOSFET直流开关、功放放大器驱动级等需要用到比供电电源还要高5V～10V的直流电压，这类用电负荷一般不大，本文所研究的升压电路就是满足这类需求的一种低成本的实现方法。
1 多谐振荡器
多谐振荡器是能产生矩形波的一种自激振荡器电路，由于矩形波中除基波外还含有丰富的高次谐波，故称为多谐振荡器。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态，在自身因素的作用下，电路就在两个暂稳态之间来回转换，故又称它为无稳态电路。在众多多谐振荡器中，由555芯片构成的多谐振荡器以其电路简单可靠、驱动能力强和参数设置简便得到了广泛的应用。
2 升压电路分析与仿真
本文采用的升压电路的原理如图1所示，该升压电路仅由2个二极管和2个电容组成。图中，Vs为需要进行升压的电源，信号源Vp为矩形波信号，Vb为升压后的电源，RL为Vb的负载。
利用Pspice对电路进行仿真，设置参数Vs=45V，RL无穷大，脉冲信号Vp频率为100kHz，占空比为50%，VAL=0V、VAH=12V分别为脉冲信号Vp的低电平和高电平电压。仿真得到的各点波形见图2所示。
电路工作原理为：
（1）上电后，电源VS首先通过V1向C1充电，通过V1和V2向C2充电，使C1和C2的电压接近电源Vs的电压。
（2）当脉冲信号Vp输出矩形波脉冲的上升沿时，电容C1的对交流信号表现为短路，因此B点电压也出现一个幅度与Vp幅度相等的跳变脉冲，跳变的幅度与脉冲信号峰峰值相等。该跳变脉冲信号通过二极管V2向电容C2充电，此过程中二极管V1保持截止。
（3）当Vp信号下降沿到来时，V1导通使VB电压保持在Vs之值，V2截止，电容C2上所充的电压保持不变。
（4）经过多个脉冲周期后，Vb的电压逐渐增加至电源Vs电压加上脉冲信号的峰峰值电压。
2.1 脉冲信号幅度对输出的影响
保持其它参数不变，改变脉冲信号幅度VAL和VAH，记录仿真开始后100ms（仿真时长约40s）时的Vb电压值，B点的低电平VBL和高电平VBH电压。仿真结果见表1。
表1中的数据基本满足如下关系式：
Vb = Vs - 2*VF + VAH C VAL （1）
式中VF=0.46V，为二极管的正向导通压降。
2.2 负载对输出的影响
脉冲信号频率100kHz，占空比50%，幅度VAL=0，VAH=12V，在空载、5MΩ、500KΩ、50KΩ和5KΩ等5种负载条件下，记录输出电压Vb，结果见表2。
3 升压电路实验数据
用电路板搭接了基于多谐振荡器的升压电路，脉冲信号由NE555组成的多谐振荡器产生，NE555输出电流能达到200mA，二极管1N4148输出电流能力也能达到200mA，理论上可以驱动200mA的负载，但是输出纹波会比较大。升压电路图如图3，图中R3是为了限制NE555的输出和输入电流，防止过流损坏芯片。
NE555供电电压VCC为12V，多谐振荡器参数如下：
（1）高电平持续时间：T1=0.7*（1+5.6）K*1n=4.62us。
（2）低电平持续时间：T2=0.7*5.6K*1n=3.9us。
（3）周期：T=T1+T2=8.54us。
（4）频率：f=1/T=117KHz。
（5）VL = 0，VH=12V。
改变负载电阻，测试输出电压，实验结果见表3。
从上表2、表3和图4可以看出，升压电路输出电压随负载电阻的减小而减小。实测结果比仿真结果略小，变化趋势与仿真结果吻合。
4 结论
通过仿真分析得出了基于多谐振荡器的升压电路的输出电压公式，通过实验验证，电路在10mA以下的负载条件下能较好的满足公式（1）。所设计的电路在50mA负载条件下将45V的电源电压升到了51.9V。该电路大量应用于功率放大芯片PA05的boost供电中，性能可靠，有效地提高了功放的动态范围。
参考文献
[1] 阎石.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.
[2] 银志军，赵扬等.倍压整流电路的仿真与分析[J].光电技术应用，2006.
[3]Texas Instruments，NE555 datasheet， 2010.
[4]APEX PA05 datasheet，2005.
升压电路范文第2篇
关键词： 剩余电流 形成 检测 灵敏度 可靠性
1.引言
在剩余电流动作保护型电器中,如漏电、触电保护器（RCD）和漏电触电保护断路器（RCBO、RCCB），无不使用着漏电、触电信号检测元件――零序电流互感器。它与脱扣执行机构组合使用，在决定产品工作性能起到至关重要的作用。然而，对于一台品质合格的产品来说，其良好的保护工作特性不仅由信号检测元件和执行机构两个关键部件所决定，同时为它提供合适的使用工作条件也是不容忽视的因素。否则不能正常发挥已具有的灵敏、可靠的工作特性，乃至引起拒动作或误动作。
2.电源中性点直接接地系统中剩余电流IΔ的形成
2.1 剩余电流I的含义
流过被保护回路中电流瞬时值的矢量和（有效值），此电流而称为剩余电流。亦可以这样理解为在保护系统内流动的电流为正常工作电流，而流出保护系统外的故障电流称为剩余电流。剩余电流I包含下述三种对地漏电电流概念：①接地故障电流ΣZ，由于电路中绝缘故障通过阻抗而注入大地中的电流。②对地泄漏电流ΣC，无绝缘故障但从带电件通过电介质和导线对地的分布电容所注入大地中的电流。③人体触电电流r，电流通过人体和接触带电件时的接触电阻注入大地的电流。
、
2.2单相供电保护电路中剩余电流I的形成（见图一）：
图（一）中，流入和流出TA中的电流分别为 1和 2，在正常状态下，流过TA的漏电流的矢量和 1+ 2 = , = ΣZ+ ΣC+ r ,此时 n(保护器设定脱扣电流)或≈0。TA次级线圈无电信号输出或极其微小，不能推动脱扣器动作跳闸。当被保护电路中对地产生漏电流时，流过TA中电流矢量和 1+ 2 = ≠0，且 ≥ n,因而在TA铁心中产生一个较大的交变磁通Φ0=Φm・sinωt ，使TA次级线圈感应出设定的脱扣电压E2，使其脱扣器动作跳闸。
2.3三相三线制供电保护电路中剩余电流的形成（见图二）：
图（二）为三相三线制供电保护电路。电路中流入和流出TA的电流分别为 1、 2、 3，在正常状态下，流过TA中的电流矢量和 1+ 2+ 3= ， ≈0或 ＜ n， = ΣZ+ ΣC+ r ，TA次级输出E2不能推动脱扣器动作。当保护电路中对地呈现漏电流 1+ 2+ 3= 。当 ≠0，且 ≥ n时, TA次级线圈输出设定电压E2，推动脱扣器动作跳闸。在此电路中，脱扣器动作与否与三相负载是否平衡无关。
2.4三相四线制供电保护电路中余电流IΔ的形（见图三）：
在三相四线制保护电路中，正常状态下 1+ 2+ 3+ N= ，此时 ≈0或 ＜ n， = ΣZ+ ΣC+ r ,TA输出E2不能推动脱扣器动作。当 1+ 2+ 3+ N= ， ≠0，且 ≥ n时,TA次级线圈输出电压E2推动脱扣器动作。此电路脱扣与否同样与三相负载电流是否平衡无关。
3．被保护电路中带电件的对地绝缘水平及导线分布电容对保护电路
工作特性的影响（见图四）
3.1被保护的三相电路中各相对地绝缘阻抗平衡；各相对地分布电容容抗平衡，各相漏电流经另外两相的阻抗和容抗流回系统中性点。即 ΣZ=0， ΣC=0，而引起保护电路动作的剩余电流 只有人体触电电流 r 。此时，保护电器动作与否仅由 r决定,不受电网漏电流的影响。
3.2一般情况下各相对地绝缘阻抗及容抗不平衡，此时三相不平衡漏电流 ′与人体触电电流 r之间有相位差为（设 ′= Σ Z+ ΣC，则 = + r）
（1）当-120 1120 时，对应图（四）中的斜线区， 1′＞r1。由于三相不平衡漏电流的存在相当于提高了保护电器灵敏度。
（2）当-120 2120 时，对应图（四）中的空白区，2′r2，即三相不平衡漏电流 2′的存在相当于降低了保护电器的灵敏度。从数值上看，2′越小越靠近 r2；而且随着2′的增大，对保护电器的检测特性影响愈严重。当2′接近保护电器额定动作电流表IΔn，且 ′与 r2的相位差 2=180 。 时，只有r2超过2 IΔn时，保护电器才能动作。而当2′达到或超过IΔn时，保护电器一合闸并可动作跳闸而不能投入保护运行。
（3）在单相制供电保护电路中，其相线漏电流 ′和人体触电电流 r处在同一个相位上， ′的存在也相当于提高了保护器的灵敏度。电路中尚末发生人体触电事故时，或者触电电流 r尚末达到 n时，保护器即可能发生脱扣动作。此时 ′≥ n 。
通过上述分析可知，电流动作型漏电、触电保护器在电路中能否准确可靠地动作，不仅与电路中漏电、人体触电电流大小有关，同时表明电路中漏电电流大小与电路中带电件对地的绝缘水平、导线对地的分布电容和在额定电压下带电件与绝缘材料及其使用环境条件之间的绝缘配合有关。所以，为充分发挥电流脱扣型保护电器的自身优势，应为其提供合适的外部条件，使之灵敏可靠地运行。但必须说明，保护器在相线之间，相零之间的漏电或触电时不起保护作用。
4.电流脱扣型漏电、触电保护器的种类与特征
在品种众多的漏电、触电保护电器中尤以组合拼装式漏电保护断路器市场占有量最大，应用范围最广。以它接受TA信号的处理与传输方式基本上分为：①电磁式②电子电磁混合式③电子式。电子式与混合式多数使用在保护电路中分断容量较大或系统保护与分段保护电路的首端，而电磁式多数应用在分断容量较小保护电路的终端。电磁式漏电保护断路器以脱扣线圈的初始状态又分为释放式和吸合式两种。释放式线圈起动脱扣机构时所需电磁功率较小，因而TA输出负担较小（仅为动作线圈脱扣时的去磁），可靠性高，易于调整。吸合式脱扣线圈初始吸合衔铁时所需用电磁功率较大，它们之间脱扣线圈工作电源有的取之于电网与电网电源有关，有的直接取之于零序电流互感器，与电网电源无关。但所有RCBO或RCD、RCCB漏电保护电器均需采用零序电流互感器作为漏电信号的产生与检测。
5.剩余电流检测用零序电流互感器（TA）
5.1工作原理
TA在检测到剩余电流时，由初级绕组（穿过TA铁心中心孔一定匝数的导线）的漏电电流信号转换为次级绕组的电压信号。所以它是A―V变换器，亦是阻抗变换器。与一般单相双圈式变压器工作原理相同，不同的是其激磁电源不是电压源而是电流源。据此可以推导出如下公式：根据电路定律并用复数矢量表示：
=2[(R2+r2)+j(X2+)]…………(1)
式中： ――二次侧线圈感应电压。
2――二次线圈中的负载电流。
X2和 ――分别为二次侧负载电抗和二次线圈漏抗
R2和r2――分别为二次侧负载电阻和二次侧线圈内电阻
根据磁路定律在铁心中立出下式：
1W1+2W2=Φ0Z0…………(2)
式中：1――一次侧流过的剩余电流
W1和W2分别一次侧和二次侧线圈匝数
Φ0――铁心中主磁通
Z0――铁心的激磁阻抗
由于Z0的存在， 1与 2之间存在着变动的相位差，即1与 2的关系随着Φ0和 Z0的大小而变。若令0为铁心中的磁化电流，用铁心激磁安匝表示方式代替Φ0和 Z0则可得：
0W1=Φ0Z0 将该式代入（2）式可得：
1W1+2W2=0W1…………(3)
根据电磁感应定律可得二次线圈中的感应电压E2：
=-j4.44+ W2Φ0…………(4)
根据上列四式给出矢量图见图（五）：
上式中 和激磁阻抗Z0之间的关系是：
= …………(9)
从而可得：
= …………(10)
设二次回路负载阻抗为,则由（5）式和（6）式可得下式：
5.2 TA的工作特性与灵敏度：
漏电保护断路器中脱扣机构的脱扣动作来自短路、过载、漏电三种指令，而漏电脱扣指令是由TA发出的。仅对漏电脱扣而言，TA的工作特性直接影响到漏电脱扣时的灵敏度。
讨论TA的工作特性主要是指它对电路中漏电电流的反应能力。因此首先分析TA中 1（ ）与之间的关系特性。用数学表达式是K= ，所以K值的大小直接表征着它对漏电流反应能力的强弱。从（11）式和图（五）矢量图可以列出下式：
式中： =arctg （r2―TA二次线圈电阻 ―二次线圈漏抗
―二次侧绕组阻抗 ―W12μs/
从（12）式可以说明如下：K值要大，则即灵敏度要高,
与 值应大。而 = W12μs/ 的关系式又说明，只有穿过TA中导线匝数W1、铁心截面积S和导磁率μ大，磁路长度 小时， 就会增大，但 应合理增大（与二次线圈负载有关），要达到最高灵敏度，应满足下式：
最后说明，负载脱扣线圈要获得TA二次绕组的最大功率，二者阻抗必须匹配。
6.结束语
1）低压漏电保护电路中的漏电流是绝缘损坏漏电流、带电件通过电介质和导线分布电容产生的电容电流及人体触电电流的矢量和，当漏电脱扣动作时在排除未有人触电情况下,应作具体分析判断。
2）合理选择低压漏电保护器在不同保护区段及各区段中的首、末端保护器额定漏电脱扣电流值(IΔn)。
3）目前普遍采用零序电器互感器的铁心材料为非晶态合金,为了提高灵敏度，二次侧绕组匝数较多，但工艺要求紧绕时易使铁心变形而使E2输出幅度下降，影响其灵敏度。
4）铁心材料工作点处于磁化曲线磁场非线性段，输出的E2电压呈非正弦波，具有增高频率和提高输出电压的作用，但易受外界高频信号干扰产生误动作，一般在二侧绕组上并联一支适当容量的电流器C，可以提高可靠性。
参考文献：
【1】陈俊源等《低压触电保护器》 [M] 上海科技出版社 1985年
【2】龚绍文 《磁路及带铁心电路》 [M] 高等教育出版社 1988年
【3】《电机工程手册》 [M] 第5卷 输配电设备 25.电流互感器 机械工业出版社 1984年
升压电路范文第3篇
ABSTRACT：With the voltage class becoming higher and higher and the bundles of the conductor becoming more and more, the corona noise of the transmission lines becoming more and more obvious. The corona noise of a 1000V HUV AC transmission line has overweighed the radio interference and become the major control condition on the selection of the conductors and structure of the tower.
中图分类号：TV734文献标识码： A 文章编号：
1 可听噪声对生态环境影响
1.1 噪声对人的影响
一般认为当人所处位置的噪声在40dB(A)以下时可以保持正常的睡眠，超过此噪声标准；可能影响睡眠休息，影响交谈，影响听力等，据统计，我国城市区域环境噪声平均等效声级为57.1dB（A），一般办公室的噪声约为54dB(A),可见人们在此噪声环境中习以为常，噪声的危害主要表现在以下几个方面：
（1）噪声对听力的影响：人们正常谈话交流的声音约60dB(A),当噪声超过65dB(A)以上时，人们谈话将会受到干扰。当人们长期在85 dB(A)以上的噪声环境中工作，可能会产生噪声性耳聋，这与噪声的强度和暴露在噪声环境的时间有关。
（2）噪声对睡眠的影响：理想睡眠环境的噪声级在35 dB(A)以下，当噪声级超过50 dB(A)约有15％的人的正常睡眠将受到影响。从医学的角度看，当睡眠受到噪声干扰不能入眠时，就会出现脉搏加速，呼吸频繁，神经兴奋等，第二天会出现疲倦，精神不集中，影响工作效率。
（3）噪声对心理和生理的影响：人们在噪声的环境中，从心理上容易造成烦恼、易怒、甚至失去理智。噪声也很容易影响到人们的精力集中，降低工作效率，这对要求注意力高度集中的复杂作业和从事脑力劳动的人影响尤其明显。另外，由于噪声的心理作用，分散了人们的注意力，容易引起工伤事故。
1.2 美国关于超高压输电线路可听噪声对生态影响的研究
1975年美国邦纳维尔电力局（BPA）针对一条500kV输电线路的可听噪声对角鹿和大角鹿的迁移影响进行了研究，该线路部分区段为单导线结构，可听噪声高达68dB（A），在这种噪声环境下，并没有阻挡角鹿和大角鹿及其他动物穿越线路走廊或寻食；在雨天，可听噪声最高的时候，在线路走廊下或附近也能常见到各种野生动物。
2 可听噪声
交流输电线路电晕放电是可听噪声的主要根源，可听噪声有两个特征分量，即宽带噪声和工频整数倍的纯声。宽带噪声是由导线表面电晕放电产生杂乱无章的脉冲所引起的，具有一定的随机性，对人造成的烦恼程度起主要作用；纯声是电压周期性变化，使导线附近带电离子往返运动产生的“嗡嗡”声；纯声叠加在宽带噪声上。
2.1交流输电线路可听噪声的频谱特性
图2-1是交流输电线路可听噪声与环境噪声的典型频谱曲线，从图中可以明显的看出50、100、200Hz的低频纯声；图中白天和夜晚的背景噪声在100Hz后，随着频率的升高衰减很快，而输电线路的宽带可听噪声与环境噪声不同，在很高频率时才开始衰减，这在背景环境较低的场合，输电线路的高频噪声更容易分辨，给人造成烦恼影响最大的是高频成分的噪声，这一特性使输电线路电晕噪声给人听觉上的一种异常感。
图2－1线路可听噪声与环境噪声的频谱曲线
2.2交流输电线路可听噪声的横向分布特性
交流输电线路横向特性是离开线路不同距离处可听噪声的分布情况，它取决于线路电晕产生的可听噪声在空气中的传播，衰减、反射的规律。图2－2是导线对地高度分别为20、21、22、23、24、25m时，线路可听噪声横向分布的理论计算曲线。
图2－2可听噪声横向分布（理论计算）曲线
从图中可以看出，随着与线路距离的增加，可听噪声是逐步衰减的，在线路的下方，可听噪声衰减较慢，边导线外可听噪声相对衰减较快。在距离线路中心线80m处，可听噪声衰减约5dB。导线对地高度的增加，可听噪声有所降低，但衰减很小。
2.3大气条件对可听噪声的的影响
交流输电线路电晕产生的可听噪声取决于导线的几何特征、电压及天气等情况，在干燥和晴朗的天气下，导线表面场强相对较小，主要尘埃、昆虫和导线上的毛刺等引起的电晕源点，噪声水平较低；在下雨、下雪、雾天时，由于导线表面附着水滴表面场强的增加，每次电晕放电就会爆发一次噪声，可听噪声增大。
美国EPRI实测了交流和直流线路可听噪声随天气变化情况的曲线，见下图2—3。从图中可以看出，交流输电线路雨天可听噪声较晴天约大15～20dB。所以交流输电线路可听噪声重点的是考虑雨天情况，通常根据雨天所产生的噪声来评估噪声特性和限值。
图2－3 实测交、直流线路可听噪声随天气变化情况曲线
2.4对可听噪声的主观评价
人们对声音的感受与声压有效值的对数成正比，同时还与声波的频率有关。人的听觉频率是20Hz～20(kHz)，其中对3～5kHz范围的频率感受最敏感。输电线路可听噪声给人造成的烦恼程度也与每个人的不同的生理条件和心里因素有关，故很难制定一个严格和准确的客观指标。
美国曾对交流输电线路产生的噪声所引起的反应进行调查, 见图2-4，从投诉和抱怨的情况与可听噪声水平看，在52.5～58.5dB(A)范围内有小量投诉，这对交流线路具有代表性。
图2－4 美国噪声水平与人们抱怨情况调查
上述调查评价的准则并没有考虑在不同的环境下，在大雨天时线路的可听噪声虽然很大，但下雨时的背景噪声也相应增大，可听噪声将会被背景噪声淹没；但在小雨、雾天、雨后等情况下背景噪声小，线路产生的可听噪声令人更容易烦躁和不安。因此对图2-4中的噪声水平的评价环境理解为小雨、雾天、雨后（湿导线）更为合理。
2.5可听噪声的限值
2.5.1 国外限值
目前为止，世界各国均未制定特高交流压输电线路可听噪声限值标准，只是在特高压交流输电线路设计中提出相应的限值，相见表2-1：
表2-1部分国家交流特高压线路可听噪声限值
2.5.2 国家标准
对于噪声问题，我国根据GB3096－1993和GB12348－1990中划分了不同标准以适用于不同的区域：
0类标准适用于疗养区、高级别墅区、高级宾馆区等特别需要安静的区域（工业企业厂界噪声无此类标准）。
1类标准适用于以居住、文教机关为主的区域。乡村居住环境可参照执行该类标准。
2类标准适用于居住、商业、工业混杂区。
3类标准适用于工业区。
4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域，穿越城区的内河航道两侧区域。穿越城区的铁路主、次干线两侧区域的背景噪声（指不通过列车时的噪声水平）限值也执行该类标准。
表2-2我国噪声标准 (等效声级：dB(A))
我国1000kV特高压交流输电线路的路径主要是农业地区，对应我国环境噪声限值为1类地区，参考该标准,则1000kV特高压交流输电线路可听噪声不应超过55dB(A)。
3 降低特高压交流输电线可听噪声的措施
通过对特高压交流双回输电线路可听噪声影响的分析，可以采用以下措施降低可听噪声。
（1）当采用对称导线排列方式时，增加导线的分裂数并控制分裂导线的间距，可减少导线表面场强以达到降低电晕产生的可听噪声。
（2）根据国外的研究，导线采用非对称排列时，尽可能的使导线上电荷均匀的分布，降低导线表面场强，但这种排列方式对线路金具制造和维护带来一定的难度。
（3）在导线表面上涂抹憎水涂料，减少雨天水滴沿导线随机分布的电晕源点，减少电晕放电，达到降低可听噪声的目的。
4 小 结
可听噪声是特高压交流输电线路设计的主要控制因素，对工程造价带来很大的影响，国际上对可听噪声尚无统一和指导性的限值，但一般控制在50～58dB(A)；本报告采用55dB(A)的限值处在中等水平。
对于线路附近的居民，房屋对可听噪声有一定的屏蔽作用，一般房屋对噪声的屏蔽约15dB(A)左右，如果考虑房屋的屏蔽效果，则该值也不会超过我国噪声标准1类地区夜间45dB(A)要求的限值，不会影响导线路附近居民的休息。
参考文献
《110～750kV架空输电线路设计技术规定》（Q/GDW 179-2008）
《1000kV交流架空输电线路设计暂行技术规定》（Q/GDW 178-2008）
《345千伏及以上超高压输电线路》设计手册
《1000kV级交流输变电工程电磁环境的研究》
《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993）
升压电路范文第4篇
[关键词]真空断路器；截留；电压；抑制
目前在我国电力工程建设施工的过程中，人们为了使得电力控制系统的工作性能得到有效的保障，就将许多新型的电气设备应用到其中，从而对电力系统进行有效的控制管理。而真空断路器的使用，不仅可以使得电力系统用的安全性、可靠性和经济性得到有效的保障，还有着良好的应用效果，让电力系统的工作性能得到进一步的提升。但是，真空断路器在在实际应用中，会出现截留过电压的现象，这就使得电力系统的使用功能受到一定的影响，因此我们就必须要采用相应的抑制办法来对其进行处理，从而使得真空断路器的性能得到增强，满足现代化电力工程建设施工的相关要求。
一、真空断路器的概述
1、真空断路器的定义
所谓的真空断路器也就是一种由于高真空绝缘介质组成的配电装置，它在实际应用的过程中，有着体积小、质量轻以及绝缘性能好等方面的优点，因此在当前我国电力工程建设施工中得到了人们的广泛应用。而且随着科学技术的不断发展，人们也对其真空断路器的工作性能进行相应的优化，这就使得真空断路器的应用范围更加的广泛。目前在市场上存在的真空断路器有很多种，其不同的断路器其使用功能也存在着一定的差异，因此我们在对其进行选择的过程中，就一定要对其实际情况进行分析，从而对真空断路器进行科学合理的选取。
2、真空断路器的特点
在电力系统控制管理的过程中，真空断路器已经得到了人们的广泛应用。其特点主要表现为以下几点。
第一，触点开距较小。由于其触头开距较小，因此我们在对其进行使用的过程中，对其操作功能的要求也不叫低，这就延长了真空断路器的使用寿命；第二，触头间隙介质的恢复速度比较快。在真空断路器故障问题发生的时候，由于其介质的恢复速度比较快，因此这就使其可以自行的对其故障问题进行处理，以确保电力系统的正常运行；第三，质量较轻，体积也比较小，这就很好的满足了现代化电力工程建设施工的相关要求；第四，内部结构的磨损量比较少，这不仅有效的保障了电气设备的使用寿命，还提高了电力系统的正常运行。
二、问题的提出
目前我们在对真空断路器进行使用的过程中，人们为了使其工作性能得到进一步的提高，也将许多先进的科学技术引入到其中，这就使得真空断路器的结构和功能都得到了有效的提升。尤其是在36kv及其以下的电力系统的控制管理当中，得到了人们的广泛应用。这样不仅延长了电力系统的使用寿命，还保障了整个电力系统的工作性能，从而满足了现代化电力工程建设施工的相关要求。但是，真空断路器在实际应用的过程中，也存在着一定的局限性，整个就导致电力系统的出现电力损失的情况，这就给人们造成了一定的经济损失，而导致这种问题出现的主要是在于，其真空断路器在使用的过程中，容易出现截流过电压的现象，进而导致电容器的工作性能受到严重的影响，使得电力系统的可靠性和稳定性大幅度的下降，为此我们就许多采用相应的技术手段来对其进行处理，从而保障电力系统的正常运行。
1、截流过电压的产生过程
图1为空载高压感应电动机的单相等值电路，其中Lo为电源电感，Co为母线对地电容为电动机的漏感，C为电动机对地电容，Lk为Co～C回路中连线电感；OF为断路器。当通过OF断开高压感应电动机时，由于断路器的灭弧能力是按断开大电流设计的，可能在电流到达零之前，发生强制熄灭，这就是断路器的载流现象G。由于断路器的截流，在电动机漏抗中将储存磁能。如截流瞬间电机上的相电压为Uo，此时在电机的等值电容中储存的电能电流被截流后，电容～电感回路中发生高频振荡即产生截流过电压。
2、截流过电压的抑制方法
抑制真空断路器中出现的截流过电压，一般从两方面入手，一是从断路器触头材料～灭弧结构～操作方式出发，进行改进；二是从加装抑制过电压装置，采用有氧化锌避雷器和R-C保护，下面以真空断路器断开感性负载为例，说明R-C保护电路，可见R-C保护器的工作原理，就是用它来改变电路的工作状态，让振荡电路变成无振荡电路，以此来抑制操作过电压，为了消耗电路的振荡，保护器中的C必须足够大，使得振荡频率接近工作频率，保护器中的1，也必须足够大，接近Rc值，但不能太大，否则会影响R-C保护器的作用，通过多年来的实践，真空断路器的Lo和Co大致有一个范围，所以用一种或少数几种规格R-C保护器，就能使绝大多数真空断路器操作过电压振荡的频率接近5OHz，其幅值降至电源电压峰值的2倍以下，从而保证电路安全运行。
3、重燃过电压的产生原因及消除方法
真空断路器在开断容性电流时，由于操作机构跳跃引起电弧多次重燃，产生过电压，通常采用改进触点材料和结构以及相应措施加以解决。1）负载端并联电容，通过电容器对电流吸收（充电），降低过电压的波头陡度。2）采用阻容限压器，在高频重燃时，由于电阻～电容吸收能量，使高频震荡减弱，从而限制电弧多次重燃所产生的过电压，R和C一般选择为100～2000和0.1～0.2MF。故障排除后只要按一下常开按钮SB整流柜又能正常工作。
4、保护电路的调试
电路制成后，只有经过认真的调试才能可靠工作，本电路设定整流柜输出电流大于700A时，就应可靠动作，使用数字万用表测量IC的2脚对11脚电压，并仔细调节可变电阻R2，使2脚对11脚电压为7V，即可满足短路保护要求。整流柜在实际使用时只要过载（大于700A）或短路，就能自动切断其交流电源，经人为短路试验，证明该短路保护电路可靠工作。
三、结语
总而言之，真空断路器在使用过程中，虽然有着良好的应用效果，但是在其对的过程中，也时常会出现截流过电压的现代，这就对整个电力系统的正常运行有着严重的影响，为此我们就必须要采用相应的技术手段，来对其进行优化处理，从而对真空断路器的使用功能进行优化，以确保整个电力系统的正常运行，促进我国电力工程的发展建设，满足人们日常生活和生产的基本需求。
参考文献
升压电路范文第5篇
[关键词]真空断路器 操作过电压 电机 回路 危害性 对策
近年来，真空断路器在电力系统中应用越来越广泛，由此而产生的一些问题也引起人们的关注。由于真空断路器在截流、重燃或三相断开时会产生操作过电压，其操作过电压幅值可以使电机等设备绝缘击穿，相间导体闪路，引起事故扩大，造成不应有的损失，人们逐渐认识到这种危害的严重性，于是开发出了多种用于限制真空断路器操作过电压的设备，如金属氧化物避雷器、阻容吸收器、组合式过电压保护器等产品，但由于选用不当或保护设备技术性能的不适用或未考虑被保护设备的特殊情况，运行时的事故仍时有发生。
1、真空断路器操作过电压对电机产生的危害
在真空断路器前后两侧均存在着电感、电容，电感则为电机的等效电感和导体及变压器的等效电感; 电容为导体对地及相间的等效电容、电机的等效电容等。真空断路器开断电机回路时产生截流过电压、多次重燃过电压及三相同时截流过电压等三种危害。
1、1截流过电压
由于真空断路器有良好的灭弧性能，当开断小电流时，真空电弧在过零前就会熄灭，由于电流被突然切断，其滞留于电机等电感绕组中的能量必然向绕组的杂散电容充电，转变为电场能量。对于电机和变压器，特别是空载或容量较小时，则相当于一个大的电感，且回路电容量较小，因此会产生大的过电压，特别是开断空载变压器时更危险。从理论上讲可以产生很高的过电压，但由于触头和回路中有一定的电阻产生损耗以及发生击穿，对过电压值有相当的抑制作用，但这种抑制作用是有限的，不能消除在切断小电流时出现的过电压。因此特别对感应负载在采用真空断路器作为操作元件时，应加装过电压保护设备。
1、2多次重燃过电压
多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃，电源多次向电机电容进行充电而产生的。在真空断路器切断电流的过程中，触头的一侧为工频电源，另一侧为LC回路充放电的振荡电源，如果触头间的开距不够大，两个电压叠加后就会使弧隙之间发生击穿，断路器的恢复电压就会升高。如果触头开距增的不够大，就会发生第二次重燃，再灭弧，再重燃以致发生多次重燃现象，多次的充放电振荡，触头间的恢复电压逐级升高，负载端的电压也不断升高，致使产生多次重燃过电压，损坏电气设备。实验证明，电机匝间绝缘的损坏主要是由于真空断路器多次重燃引起的电压逐级升高造成的，特别是在切断电机的启动电流时极易发生过电压。
1、3三相同时开断过电压
三相同时开断过电压是由于断路器首先开断相弧隙产生重燃时，流过该相弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的工频电流迅速过零，致使未开断相随之被切断，在其他二相弧隙中产生类似较大水平的截流现象，从而产生更高的操作过电压，所产生的过电压是加在相与相之间的绝缘上。在开断中小容量电机或轻负载情况下容易出现三相同时开断电压。
2、电机回路中应用真空断路器应采取的措施
由于电机绕组存在较大的电感量，以及绕组的匝间电容、对地电容和杂散电容的存在，相当于一个LC振荡回路，根据真空断路器操作过电压产生的机理，当切断小电流时容易产生过电压危害电机绝缘及回路电器设备，因此必须采取措施限制操作过电压，以保护电气设备能安全可靠地运行，同时扩大真空断路器的应用范围。目前国内采取的措施有装设金属氧化物避雷器（MOA）、三叉戟过电压保护器（TBP）、组合式过电压保护器（JPB）等，以上三种设备均采用氧化锌阀片作为主要元件，各保护设备的主要技术参数如表1所示。
式中，K为冲击系数，取K=1.15
对6kV电动机和6.3kV发电机，Us=15.9~16.6(kV)
对10kV电动机和10.5kV 发电机，Us=25.6~26.8(kV)
电机运行时的试验电压: Us′=1.5Ue
对6kV电机，Us′=9kV(有效值)，冲击值Us″=12.7kV
对10kV电机，Us′=15kV(有效值)，冲击值Us″=21.2kV
根据绝缘配合规程的要求，耐受电压水平最小应超出保护水平15%，同时由于在10kV及以下系统中不接地或经过消弧线圈接地，且当发生单相接地时，健全相电压升至线电压，并允许运行2h，这种情况下将使避雷器严重过热而损坏。从电机试验电压计算值及表中所列的保护水平看，MOA避雷器保护电机的水平最差，TBP和JPB虽好于MOA，但裕度太小，保护性能仍不理想，因此，当真空断路器产生操作过电压时，不能很好地保护电机。
目前有些厂家研制并生产了旨在限制真空断路器操作过电压危及电机绝缘的新产品RC阻容吸收器，它可使绝大多数电路的操作过电压降至电源电压峰值的2~2.5倍以下。目前有三种形式的RC保护器，即中性点直接接地的普通型RC保护器; 中性点不接地型RC保护器; 双路RC过电压保护。普通型RC保护器存在着当单相短路时电容电流过大导致馈电回路全部跳闸，特别对于有高频分量的场所，使得RC保护器电阻烧损; 不接地RC保护器虽然解决了因电容电流过大而跳闸以及烧电阻的问题，但对于相对地之间的高频振荡没有消除，使得事故发生率略高；双路RC过电压保护器既解决了对地电路中的高频振荡，又解决了对地电流过大和R-C装置电阻烧损问题。
但是不管哪种RC保护器，当它应用在不接地系统中时，按规程要求在电容电流不大于3~4A时，可带负荷运行2h，其RC回路中的电容无疑增大了回路的电容电流，如果超过或接近规程规定值则可能需要装设消弧线圈或接地电阻，增加了设备和投资，因此应对其进行正确分析和选用。
根据各厂家的资料，RC装置中电容量为0.1μF，电阻为100Ω，其容抗为Xc=1/ωC，ω=2πfn。其电容电流在10kV回路中为:
Ic=Ue/Xc=Ue2πfnC
=10×2×3.14×50×0.1
=0.32(A)
在6kV回路中电容电流为:
Ic=6×2×3.14×50×0.1=0.2(A)
从以上计算可知，每台RC装置的电容电流将达到0.2~0.32A之间。如果在一条母线上连接着5~10台RC装置，再加上电机回路的电容电流有可能超过规程规定的允许值，则在电机中性点必须装设消弧线圈或电阻以保护设备的安全运行。因此，在电机回路特别是在发电机回路中选择设备时，不仅要考虑电机回路的电容电流，同时要考虑分支回路的对地电容和用于保护真空断路器的RC装置的电容电流，这一问题往往被设计人员及厂家、运行管理人员所忽视。
3、发电机回路中应用真空断路器应注意的一些问题
目前生产的真空断路器大多数为普通配电型真空断路器，已有不少单位在一些中小水电机组、电机回路和企业小型机组中广泛采用，用户也感到比使用少油断路器简单、方便、无维护工作量、尺寸小、安装更换快等优点，也考虑了装设过电压保护装置。即使这样，在发电机回路中装设普通配电型真空断路器仍存在一些缺点和不足①发电机随着运行时间的延长，其绝缘水平逐渐下降，真空断路器的操作过电压与电机的绝缘水平配合几乎没有多少裕度; ②发电机回路断路器的技术性能要求比较严格，使用条件严酷，如切断直流分流标准要求发电机断路器切断直流分量值为大于60%或80%的额定开断电流，普通配电型真空断路器很难达到; ③由于发电机本身的电容量（水轮发电机大于汽轮发电机），加上较长的引出线及分支线产生的电容量，如果使用RC过电压保护器，还应加上保护器的电容量，使在发生单相接地时电容电流较大，就会引起不必要的跳闸或在中性点增加设备（如消弧线圈、接地电阻等），从而会引起断电保护复杂化。
在工程的初步设计阶段，重要的工作之一就是设备选型，为了选择合适的设备有必要对发电机的电容电流作出初步估算。计算发电机电容值有多个不同的公式，有些则需应用电磁计算的有关参数，在初步设计时应用受到一定的限制，因此可采用比较简单的美国GE公司的计算公式:
Cf=3KdSn/ √Un(1+0.08Un)
式中: Kd为对有阻尼的凸极电机取0.0317; Sn为发电机容量; Un为发电机额定电压。
求得发电机的电容后，可根据发电机的额定相电压Ux求得电机的电容电流: Icr=ωCfUx×10-6
式中: Ux为发电机额定相电压（V）。
通过对发电机回路电容电流的计算，以及其他条件，可确定发电机回路是否采用真空断路器，若采用真空断路器，采用何种限制操作过电压的措施，以及确定发电机中性点接地方式。
4、结语
通过对真空断路器操作过电压的产生机理以及我国目前生产的保护设备的技术参数的分析和计算，指出了在电机回路中装设真空断路器时，必须有完善的保护设备来限制真空断路器的操作过电压，更好地保护主设备，才能不断地扩大真空断路器的使用范围，使电力系统安全、可靠、经济地运行。特别是在发电机回路中使用真空断路器时，更要慎重，不可盲目使用，除具有完善的保护措施外，还要考虑其绝缘水平配合、发电机回路的电容电流、切断直流分量的要求等因素，使真空断路器的优良性能得到充分发挥。
参 考 文 献
1.王秀梅等.真空断路器.北京: 机械工业出版社.1983
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