[科普中國]-容性電流

有損耗的介質(zhì)可以用一個理想電容和一個有效電阻的并聯(lián)電路表示，通過電容的電流稱容性電流。

容性電流開合試驗容性電流開合會產(chǎn)生電壓和電流暫態(tài)現(xiàn)象，在重擊穿后可能導(dǎo)致嚴重的問題。重擊穿的概率與斷路器的介質(zhì)恢復(fù)、燃弧時間（電流零點時的間隙長度）、負載電流、電網(wǎng)的接地狀況、存在單相或兩相接地故障以及系統(tǒng)頻率有關(guān)。因為重擊穿現(xiàn)象具有統(tǒng)計性的，就像所有擊穿情況那樣，對于運行中的斷路器來說，不能消除其發(fā)生重擊穿的概率。因而，總是存在較小的發(fā)生重擊穿的可能性，大多與短燃弧時間有關(guān)。因此，在容性電流開合試驗中，有限次數(shù)的重擊穿是允許的，其次數(shù)與斷路器指定的等級有關(guān)。

而且，因為過電壓和暫態(tài)響應(yīng)的實際數(shù)值完全取決于系統(tǒng)，試驗是不具有代表性的。因此，型式試驗旨在表征開斷或重擊穿前的運行條件。重擊穿后的電壓暫態(tài)現(xiàn)象不必表征運行條件，因為試驗回路不足以再現(xiàn)與重擊穿有關(guān)的高頻暫態(tài)現(xiàn)象。

為了確定斷路器能夠耐受容性電流開斷后出現(xiàn)的暫態(tài)現(xiàn)象（具有低的或非常低的重擊穿概率），對于指定了下述一個或多個額定值的斷路器，容性電流開合試驗是強制性的：
·額定線路充電開斷電流；
·額定電纜充電開斷電流；
·額定單個電容器組開斷電流；
·額定背對背電容器組開斷電流；
·額定背對背電容器組關(guān)合涌流。

無重擊穿斷路器的概念（先前使用的標準IEC 60056"85]中定義的）已經(jīng)被取消了。取而代之的是IEC 62271-100和ANSI/IEEE標準中引入了斷路器重擊穿性能的概念。根據(jù)其重擊穿性能，定義了兩個等級的斷路器：

C1級（容性電流開斷過程中具有低的重擊穿概率的斷路器）；

C2級（容性電流開斷過程中具有非常低的重擊穿概率的斷路器）。

通過一定手段評估重擊穿發(fā)生概率，用戶可以確定哪一個等級更好地適合其應(yīng)用。根據(jù)試驗經(jīng)驗，制造商在提交其產(chǎn)品進行型式試驗時絕大多數(shù)選擇了C2級。1

試驗要求對于容性電流開合試驗，分閘操作之前的合閘操作可以是空載操作。當開合容性電流時，操作循環(huán)中的分閘操作不受之前合閘操作的預(yù)擊穿電弧的影響(電容器組開合試驗的情況除外)，但是可能受到由合閘操作引起的滅弧介質(zhì)實際特性的影響(例如在密度、湍流、運動等方面的局部差異)?；谶@樣的原因，分閘操作之前的空載合閘操作是有必要的。

假定電容器組在關(guān)合之前已經(jīng)放電。這是一個合理的假設(shè)，因為電容器單元都安裝有放電電阻。典型的放電時間在5min的量級。 單個(獨立的)電容器組的(暫態(tài))涌流小于在電容器端子上出現(xiàn)的短路電流。因為斷路器必須滿足系統(tǒng)關(guān)合電流的要求，在單個電容器組開合應(yīng)用中暫態(tài)涌流并不是一個限制因素。

當開合背對背電容器組時，斷路器一旦關(guān)合就在電容器組之間流過具有較大幅值(數(shù)十千安)和較高固有頻率(數(shù)千赫)的暫態(tài)電流。在分閘操作之前，弧觸頭的這些電(熱)負載是不能忽略的。因此，關(guān)合涌流應(yīng)至少等于額定背對背電容器組關(guān)合涌流。

容性電流開合操作的全部次數(shù)必須足夠多以提供斷路器重擊穿性能的可靠評估。

為了減少操作的全部次數(shù)，IEC和ANSI標準規(guī)定了最短燃弧時間下相對較多次數(shù)的操作(在兩個極性上)。1

容性電流切斷在開斷電容器組和空載電纜時，都遇到切斷容性電流的情況。在開斷空載長線的充電電流時也出現(xiàn)這種情況。在所有這些開斷中，由功率因數(shù)的變化和由電壓調(diào)整引起的電源工頻電壓的變化，可能產(chǎn)生嚴酷的過電壓加到斷路器上。

如果在容性電流開斷后的四分之一周期以后，動靜觸頭間的介質(zhì)擊穿，這稱為再擊穿。根據(jù)電源和負載的電特性，再擊穿會對斷路器產(chǎn)生嚴酷的電負荷和(或)機械負荷。

有時會誤認為，如果斷路器按照國家標準進行試驗，做了要求的12次分斷操作而無再擊穿，就以為該斷路器是完全不重燃的。但是，即使在一個試驗系列中不發(fā)生再擊穿，再擊穿概率充其量也只不過是1/13，即7.8%。對于研究性試驗來說，這個概率太高，較現(xiàn)實的概率應(yīng)當是2.3%，即比50%再擊穿值低兩倍標準偏差。

在電源阻抗上的壓降是一個重要判斷。它引起一個高頻瞬態(tài)分量加到斷路器的開斷問隙上。

在電流開斷之前，電源側(cè)電壓是電源電壓和感性元件兩端的壓降之和。電流切斷后，只有電源電壓，于是，斷路器電源側(cè)出線端電壓減小一個電源感性元件的壓降。因此，一定要保證斷路器能在具有高電源阻抗的回路中滿意地工作。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學(xué)