阻容吸收的作用

2012-12-06河南省焦作万方铝业股份有限公司焦作市454150

湖南水利水电 2012年6期

（河南省焦作万方铝业股份有限公司焦作市 454150）

刘雷

阻容吸收主要作用于过电压保护,此外还具有一定抑制谐振和消除谐波的功能。将电阻与电容连接后接入被保护回路中，通过电容的充放电和电阻的能量消耗来吸收和消耗电路接通断开时感性负载产生的自感电动势，避免了被保护回路过电压所造成的负载绝缘击穿。

1 阻容吸收原理

阻容吸收装置主要由电阻、电容组成，通过电阻电容进行过电压吸收。电容和电阻降压的工作原理主要为：电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流，电阻通过自身电阻消耗电容存储能量。由于电容具有隔直通交的特性，它可以通过电压变化进行能量的存储和释放，在此过程中产生的容抗就起到了限流的作用。由此可见，电容决定了被保护回路的最大电流，如果负载一定，那么电容也就决定了负载上可以得到的电压，最终起到了限压的作用；电阻降压是指电流从电阻流过，会在电阻两端产生压降，电阻通过自身电阻消耗电能，保护电容器。在工频50Hz条件下，1uF电容的容抗约为3180Ω。如果将220V的交流电压加在电容器的两端,那么流过电容的最大电流约为70mA（需要注意的是虽然流过电容的电流约有70mA，但电容器并不产生功耗，这主要是由电容的特性决定的，电容所作的功为无功）。如果在此电容器上再串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。例如，我们将一个110V/8W的灯泡与一个1uF的电容串联后，再接到220V/50Hz的交流电压上，灯泡会被点亮，发出正常的亮度且不会烧坏。这是因为110V/8 W的灯泡所需的电流为I=P/U=8W/110V=72mA，它与1uF电容所产生的限流特性相吻合。同理,我们也可以将5W/65V的灯泡与1uF电容串联接到220V/50Hz的交流电上，灯泡同样会被点亮,而不会被烧毁。因为5W/65V的灯泡的工作电流也约为70mA。因此，电容降压实际上是利用了电容器的容抗限流作用，即电容器实际上起到一个限制电流作用和动态分配电容器与负载两端电压的作用。实际运用中，根据现场情况，还会加上熔断器对电容和电阻进行短路保护。目前此种电容降压方式应用较为广泛，而单一的电阻降压由于功耗大（消耗有功功率），因此不常被采用；电感降压原理同于电容器，但由于电感的参数不易估计精确，因此亦没有电容降压常用。

2 阻容吸收参数选择

采用电容降压时对回路中元器件参数的选择尤为重要，主要应注意以下几点：

（1）电容器的参数选择应根据负载的电流大小和交流电的工作频率来选取,而不能依据负载的电压和功率选取。我们在电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后再参考示例选择降压电容器的容量。这是因为通过降压电容向负载提供的电流Io，实际就是流过电容的充放电电流Ic。电容的容量C越大，容抗Xc就越小，即流经电容的充、放电电流就越大。

（2）为保证电容可靠工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。如果电源电压为220V，那么电容耐压应大于440V；如果电源电压为700V，那么电容耐压应大于1400V。

（3）限流电容应采用无极性电容,不能采用电解电容，一般最理想的电容为铁壳油浸电容。

（4）电容降压不适合容性和感性负载。

（5）泄放电阻R的选择必须要保证在要求时间内泄放掉电容上的所有电荷。

3 阻容吸收在变电所的应用

焦作万方万铝变电所为110kV，280kA电解铝变电所，所内广泛运用了阻容吸收装置：整流柜直流母线侧直流吸收、交流侧交流吸收、单臂各元件阻容吸收、偏移及控制绕组阻容吸收装置，以及10kV高压柜内安装的过电压吸收器都属于阻容吸收装置。上述装置根据自身结构在作用上略有区分：10 kV高压柜内安装的过电压吸收器主要是对真空开关开断时所产生的操作过电压进行吸收保护；而整流柜内阻容吸收则是对回路的过电压进行吸收保护，见图1。

图1 整流柜交流吸收原理图

图1中X11、Y31、Z51为交流三相电源尾端，各相并接一组阻容吸收装置，工作时相间为两路阻容吸收串联接入进行保护。以Z51Y31为例，Z51相阻容吸收装置为电容C1与电阻RS1串联接入，Y31阻容吸收装置为电容C2与电阻RS2串联接入，即在Y31与Z51相间形成一个由电容C1、电阻RS1、电容C2、电阻RS2相串联的阻容吸收回路，该阻容吸收回路将对Y31Z51相间进行过电压保护。另外在该整流柜交流吸收回路中还增加了熔断器RD1、RD2、RD3 和压敏电阻 YM1、YM2、YM3。熔断器RD1、RD2、RD3 分别串接于 X11、Y31、Z51 相阻容吸收回路中，对各X11、Y31、Z51各相以及相间的阻容吸收回路进行短路保护；压敏电阻YM1、YM2、YM3 则并分别并接入 X11Z51、X11Y31、Y31Z51之间，对各X11、Y31、Z51各相间的阻容吸收回路进行过压保护。压敏电阻顾名思义就是一个压敏元件，其电阻可在低压下尽可能大，近视于回路不通；而当电压超过UN时，流过它的电流激增，来抑制电路中经常出现的异常过电压，保护电路免受过电压的损害。

我们进行了科冠变交流吸收装置的改造工作。科冠变交流吸收电容安装在整流柜顶，运行时柜体自身温度增加了电容的运行温度，加速了电容的损坏。为了减少电容运行温度，增加电容的使用寿命，我们在整流器室东墙上安装交流电容箱，将交流吸收电容移至东墙上。通过现场勘查，在保证安全距离的前提下确定柜内备件布局，绘制安装图，通过班组成员的共同努力，顺利将原装于A、B整流柜上的交流吸收装置移入控制箱内，整体安装于整流柜东墙上，圆满完成了该机组的交流吸收移位改造工作，见图2。