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1、近区故障,本次内容：1：近区故障的定义2：近区故障的特点：3：原因分析：,定义 近区故障： 简称SLF（Short-Line Fault) 在离断路器出线端距离短，但还有一定距离（几百米至几公里）的架空线路上发生的短路故障称为近区故障。 断路器出线端子附近发生的故障称BTF（端子短路故障），此时GCB所开断的电流称为额定短路开断电流。为了更全面的考核断路器的性能，需分别进行不同故障电流下的开断试验：10%、30%、60%、100%故障电流下和直流分量比较大时的短路电流开断试验，分别对应着GB1984中所规定的方式1、方式2、方式3、方式4和方式5。,3,短路故障： 在断路器出线端发生短路时，其
2、短路电流总是最大，当短路位置随着离出线端距离的增加，短路电流逐渐减小。 起初，总认为断路器只要能开断最大的短路电流，则其余各点的短路故障都能开断。随着系统容量的增加，情况却并不完全如此。,近区故障的特点：,近区故障时的短路电流小于断路器出线端短路时的短路电流；但使断路器不易开断。 断路器之所以无法开断在近距区域内的短路故障，主要是因为近区短路开断时恢复电压的波形不同。它具有上升速度很高的起始部分。从而影响了断路器的开断能力。 随着电网的集中和容量的加大。近区故障已经成为断路器的严重开断条件。,原因分析,断路器开断近区故障的主要困难在于：瞬态恢复电压（ITRV）起始部分的上升速度很高，电弧难以熄
3、灭。,图中： G ：电源U ： 相电压L0 、C0 ：断路器电源侧的等效电感与等效对地电容L1 、C1 ： 断路器线路侧架空线单位长度的电感与对地电容l ： 短路点离断路器出线端的距离,在短路过程中，线路可近似看成是纯电感的。 此时近区短路电流（有效值）： -峰值电压A、B点的对地电压相等，其有效值为：发生故障瞬间，A、B点触头合在一起,尚未动作,在电流过零瞬间，断路器DL开断，此时电源电压为最大值。A、B两点也为电压最大值 电感电路，电压超前电流90度,在DL开断以后，断路器两侧不再有联系，变成了两个独立的回路。它们将按照各自的规律变化，断口间电压为A、B点电压差。,断路器左边的电源侧回路实
4、际上就是电源对电容的高频充放电过程，最后A点的电压(电容电压的变化)将过渡到电源电压。假定此过程中电源电压不变，开断后A点的电压变化为：,其中,：稳态分量；,：暂态分量,振荡频率,断路器右边的线路侧回路，电流过零瞬间，输电线上初始电压非零，B点的对地电压将引起振荡。按照行波理论，架空线上的电压将以行波速度在输电线上行进，,对于架空线路，,m/s,接近光速,行波到达短路点，由于短路，Z=0，反射系数=-1， 行波被反向反射回来，行波到达短首端（B点）时，B点开路，Z= =1，行波被全部反射。,行波每走过线路所需时间为，,在时间t=0.5,至4,B点的电压分布按照下图（b）(g)。,对断路器出线端
5、B而言，其电压 为随时间变化的一高频锯齿形波。其频率,其频率随故障点距离L,的减小而增大。当L=500米，1=150KHz L=1000米， 1=75 KHz L=2000米， 1=37.5KHz,实际上，由于线路不可避免的存在损耗，电压波在往复行进过程中受到阻尼。因此电压 逐渐衰减为0。,（断路器断口间A、B点电压变化及弧隙上的恢复电压） 因为通常 ，所以 ，因此加在断路器弧隙上的恢复电压 恢复电压在起始阶段甚短的时间内上升到一相当高的峰值（第一波峰），它的波幅值为,恢复电压起始阶段的上升速率为：,-架空线路的波阻抗，一般取450,恢复电压的第一波幅值和上升速度是近区故障开断的两个重要参数。
6、电弧理论可知：电流过零后，弧隙未复燃，电弧就熄灭；发生复燃，电弧在电流过零时不能熄灭，燃烧至电弧电流下次过零时再熄灭。弧隙是否复燃取决于两方面：弧隙的介质强度和加在弧隙上的电压（即恢复电压）， 弧隙介质强度大于恢复电压，电弧过零熄灭,在近区故障的情况下： 开断近区故障时，恢复电压第一波幅值随短路点 的增加而增加。 近区短路电流和恢复电压上升速度随短路点 的增加而减小。故障点L离断路器较近时，近区短路电流和恢复电压上升速度大，但恢复电压辐值不大，电弧容易熄灭。故障点L离断路器较远时， 第一波幅值变大，加重断路器开断负担；而近区短路电流和恢复电压上升速度变小，断路器灭弧并不困难。可推知，对一定的断
7、路器必定存在一个特定的线路长度，在此距离下短路时，产生的第一峰值电压大小和恢复电压的平均起始上升速度综合起来对熄弧最为不利，使断路器开断时的负担最重。,在不同 情况下，断路器开断近区故障时，恢复电压 起始部分波形的变化及其和绝缘介质恢复强度 的关系如下图所示。,由图可见，当 较小时，由于第一波峰较小；当 较大时，由于平均起始上升速度较小，断路器在灭弧过程中都不发生重燃，而在某一中间值时，由于恢复电压第一波峰较高而平均起始上升速度又较大，致使恢复电压 在某一时刻超过绝缘介质恢复强度 造成弧隙击穿和重燃。根据分析和试验测得，对于压气式断路器，影响最严重的情况是短路发生在 =（0.60.9） 处（
8、为断路器额定短路开断电流），通常 在=0.58km处。,近区故障试验,GB1984规定：直接和架空线连接的、额定电压72.5kV及以上且额定短路开断电流超过12.5kA的三极断路器应进行单相近区故障试验。试验时的开断电流应选择为额定开断电流的75%，90 %。仅当试验方式L75中的最短燃弧时间长于试验方式L90中的最短燃弧时间四分之一周波或更多时，要求在60%额定短路开断电流时进行L60试验。例：某252kV 断路器额定开断电流50kA，计算近区故障电流为45kA，37.5kA，线路波阻抗为450 ，恢复电压起始部分的上升速率？ 1: 8.99 kV/s 2: 7.49 kV/s （252kV 断路器开断出线故障的额定短路电流时，恢复电压的平均上升速率只有2.0 kV/s）,谢谢！,
