容性電流

有損耗的介質可以用一個理想電容和一個有效電阻的並聯電路表示，通過電容的電流稱容性電流。

基本介紹

• 中文名：容性電流
• 外文名：capacitative current
• 所屬領域：電機工程
• 定義：通過電容的電流稱容性電流
• 切斷情況：開斷電容器組和空載電纜
• 切斷注意事項：保證斷路器正常工作

容性電流開合試驗

容性電流開合會產生電壓和電流暫態現象，在重擊穿後可能導致嚴重的問題。重擊穿的機率與斷路器的介質恢復、燃弧時間（電流零點時的間隙長度）、負載電流、電網的接地狀況、存在單相或兩相接地故障以及系統頻率有關。因為重擊穿現象具有統計性的，就像所有擊穿情況那樣，對於運行中的斷路器來說，不能消除其發生重擊穿的機率。因而，總是存在較小的發生重擊穿的可能性，大多與短燃弧時間有關。因此，在容性電流開合試驗中，有限次數的重擊穿是允許的，其次數與斷路器指定的等級有關。

而且，因為過電壓和暫態回響的實際數值完全取決於系統，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。重擊穿後的電壓暫態現象不必表征運行條件，因為試驗迴路不足以再現與重擊穿有關的高頻暫態現象。

為了確定斷路器能夠耐受容性電流開斷後出現的暫態現象（具有低的或非常低的重擊穿機率），對於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機率的斷路器）；

C2級（容性電流開斷過程中具有非常低的重擊穿機率的斷路器）。

通過一定手段評估重擊穿發生機率，用戶可以確定哪一個等級更好地適合其套用。根據試驗經驗，製造商在提交其產品進行型式試驗時絕大多數選擇了C2級。

試驗要求

對於容性電流開合試驗，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，操作循環中的分閘操作不受之前合閘操作的預擊穿電弧的影響(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實際特性的影響(例如在密度、湍流、運動等方面的局部差異)。基於這樣的原因，分閘操作之前的空載合閘操作是有必要的。

假定電容器組在關合之前已經放電。這是一個合理的假設，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)涌流小於在電容器端子上出現的短路電流。因為斷路器必須滿足系統關合電流的要求，在單個電容器組開合套用中暫態涌流並不是一個限制因素。

當開合背對背電容器組時，斷路器一旦關合就在電容器組之間流過具有較大幅值(數十千安)和較高固有頻率(數千赫)的暫態電流。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，關合涌流應至少等於額定背對背電容器組關合涌流。

容性電流開合操作的全部次數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，IEC和ANSI標準規定了最短燃弧時間下相對較多次數的操作(在兩個極性上)。

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這種情況。在所有這些開斷中，由功率因數的變化和由電壓調整引起的電源工頻電壓的變化，可能產生嚴酷的過電壓加到斷路器上。

如果在容性電流開斷後的四分之一周期以後，動靜觸頭間的介質擊穿，這稱為再擊穿。根據電源和負載的電特性，再擊穿會對斷路器產生嚴酷的電負荷和(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生再擊穿，再擊穿機率充其量也只不過是1/13，即7.8%。對於研究性試驗來說，這個機率太高，較現實的機率應當是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分量加到斷路器的開斷問隙上。

在電流開斷之前，電源側電壓是電源電壓和感性元件兩端的壓降之和。電流切斷後，只有電源電壓，於是，斷路器電源側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迴路中滿意地工作。