阻容吸收原理

1、.阻容吸收原理为防止系统内部瞬间过电压冲击（主要为断路器、接触器开断产生的操作过电压）对重要电气设备的损伤，通行的做法是在靠近断路器或接触器位置安装氧化锌避雷器（MOA）或阻容吸收器进行冲击保护。比较两类产品性能上的优点，氧化锌产品的优点主要在能量吸收能力强，可以用于防雷电等大电流冲击；阻容吸收器的优点主要在于起始工作电压低，可有效吸收小电流冲击对设备的影响。 由于传统避雷器或阻容吸收器是单极式，一端接母排一端接地，虽可以有效吸收相对地过电压，但起不到相间过电压的保护作用。故近年来推广三相组合式过电压吸收器，将上述两类产品做成通过中性点再接地形式，以起到相间保护作用。（见附图） 10年来三相组

2、合式过电压吸收器的推广实践显示，以非线性氧化锌电阻片元件为主的组合式产品整体事故率较低，事故主要在于个别厂家的个别批次产品生产工艺上的失误。严格执行相关标准的产品均能安全使用多年。相反，以薄膜电容元件为主的组合式阻容吸收器事故率较高，原因不明的电容器损坏事故时有发生。因此自2002年以后，主要的组合式阻容吸收器生产厂家均在其产品电容上串联间隙或其它元件将电容器从正常系统中隔离，以防止继续出现电容烧毁事故。对于此类问题，目前通行的解释是：由于电容器为频敏元件，对系统高频谐波敏感性高。一旦系统谐波比较严重，就将使电容频繁处于工作状态，无法有效散发能量，积累导致最终烧毁。这也是后来普遍装设间隙或其它

3、隔离元件的理论依据。 但是，据此理论做出的组合式阻容吸收器，由于存在隔离装置，使小电流区域阻容吸收器较氧化锌型产品的性能优势有所降低；而在大电流区域阻容吸收器较氧化锌型产品又有先天上的不足。那么能不能做出一种既不牺牲性能又保障安全的组合式阻容吸收器？我们对此有全新的认识。我公司长期生产氧化锌型限压产品和阻容吸收型产品，依据我们的实际经验，认为过去电容烧毁频频的主要原因，并不能完全归罪在谐波超标，而是其它问题。只要克服这个问题，就可以生产出一种无须隔离装置依然可以长期安全使用的组合式阻容吸收产品。使组合式阻容吸收器真正在性能上远远优于氧化锌类产品。 在讨论此之前，需要先明晰氧化锌类组合式产品A、

4、B、C、E四个模块的常规配置方式。按照业内主要生产厂家的企标和今年刚通过审批的机械部部标，通行的配置方式如下：电压值：相模块+地模块=普通MOA 其中相模块稍高于地模块，或在相模块中装设间隙。通流值：组合式各模块均高于普通MOA 也就是说，在氧化锌电阻片的配置数量上，任意相模块+地模块=普通MOA；在氧化锌电阻片的能量吸收能力上，组合式产品优于普通MOA。这里存在一个技术上的争议。普通MOA一端接母线，一端接地线，系统电压正常时其承受电压为相电压。组合式产品的这种配置，表面上看是假设相模块+地模块串联后一起承受相电压。然而事实上绝非如此简单。因为A、B、C三个相模块下部连为一体，相当于电阻星型

5、连接。在系统电压稳定时，O点为标准的中性点，电位应为零（见附图）。我们刚才假设的相+地串联共同承受相电压的情况并不成立。实际的情况是系统正常时，零电位点在地模块的上端而非下端。相模块需要单独承受持续的相电压。我们知道，氧化锌电阻片两端承受电压超过持续运行电压，使用寿命会急剧下降，数小时内就将损坏。故在组合式产品出现早期，有人据此预测其不可行，必然使用不久就事故不断。 可是实践结果确是多年下来，绝大多数产品经受了时间的考验。那么是不是说上述的担心是错误的？我们认为不是。只是由于氧化锌的一个特殊性造成理论与实际的不符合。这个特殊性就是所有组合式产品均为中压系统产品，没有在高于35kV以上的高压系统

6、中使用过。我们知道，国内中压系统中性点一般是不直接接地的，存在单相接地故障下相电压提高为线电压的情况。在制订以防雷限压为根本目的的避雷器通行GB11032新标准时，为保障安全，是以避雷器能承受持续线电压升高而不损坏来设计参数的，正常电压下存在一个不小于1.7倍的裕度。在进行组合式配置时，适当的提高相模块的电阻片数量或加装间隙给电阻片分压，就完全可以满足电阻片数量几乎减半依然安全使用的目的。这样做既显著提高了产品使用中的限压性能，事故率又不会高。（附带说一点，组合式产品在出现系统单相接地时，由于中性点漂移等原因，并适当增大通流容量，是能够承受短期相电压升高到线电压的。新部标规定的组合式产品相极参

7、数虽有一点偏低，实际生产中进行适当提高，安全性上没有大的问题。） 氧化锌型产品组合式改进事实上的成功，使一些技术上的问题被掩盖了。于是阻容吸收器在进行组合式改进时基本上照搬了氧化锌减半的做法。现行的组合式阻容吸收器，基本上也就是按相模块十地模块=普通阻容吸收器的模式进行配置。这种完全照搬的做法，在这里却产生了一个电容耐压上的严重问题。 阻容吸收器的耐压能力，一般参照GB311标准执行，以10kV为例，参考新老GB311标准的不同，各厂家电容交流1min耐压标准均在3042kV左右。即使最不严格的执行311标准，耐压30kV也基本上满足安全要求了。可是在进行三相组合式配置以后，30kV的耐压指的

8、不是单个模块，而是相模块+地模块之和。通过对上面氧化锌型产品争议的分析不难看出，其实上单个相模块就将承受整个相电压，实际使用中电容相模块耐压真实能力仅为国标的一半。 那么电容器有没有象氧化锌那样有较大可以挖掘的安全裕度呢？没有。因为阻容吸收器用电容为了具有强自愈功能，采用的为金属化薄膜电容器。虽然理论上执行GB11024电力电容器标准，耐压应有两倍左右裕度，但是金属化薄膜电容器并不包括在此标准中。事实上金属化薄膜电容多为电机专用，生产厂家执行标准实际为GB3667。此标准对电容超压的要求仅为1.1倍。根据我们长期对各电容生产厂家产品实测的结果，在超压1.5倍下均耐受不到10秒钟就将出现频繁的击

9、穿和自愈循环，根本坚持不到1min。这与MOA超压1.7倍以上还可以长期使用形成了鲜明的对比。如果耐压能力不足，阻容吸收器这种频敏设备谐波的侵害当然会变得很明显。但这恐怕不能仅归罪于谐波超标。 因此，我们认为导致组合式阻容吸收器电容频频出事的主要原因，是盲目照搬氧化锌型产品组合化的经验，引发电容耐压不足造成的，而不是主要在于谐波超标。加装间隙或其它隔离元件后产品安全了也并不是消除了谐波侵害的原因，而是因为隔离元件给电容分了压，电容两端在正常电压下的分压变小了，因此安全了。 综上所述，我们设计产品思路的关键是必须将各个相模块的电容耐压能力提高。我公司高性能组合式阻容吸收器将相模块的耐压能力提高了

10、一倍，使相模块单独就能达到GB311的耐压要求。同时在其它元件上做少量变动进行辅助，不再加装间隙等隔离装置，可以有效保证电容的安全运行。而放弃间隙等隔离装置，大大提高了阻容吸收器的小电流响应性能，使阻容吸收器在性能上远远优于氧化锌型产品。特别适用于耐压能力不足的电机类设备的过电压保护，对普通电气设备也具有远高于现行各类产品的保护特性 三相组合式过电压保护器工作原理由于真空开关的灭弧能力极强，开断时会引起特殊的操作过电压，造成高压电机绝缘击穿，回路变压器故障，甚至导致开关柜自身损坏烧毁。三相组合式过电压保护器（以下简称保护器）是专用于335kV中压系统，保护系统内部操作过电压（主要是真空开关强制

11、截流过电压，也包扩多次重燃过电压和三相开断不同步产生的过电压）对电气设备侵害的产品。其核心工作原理是采用放电间隙给氧化锌阀片分压的方式，降低产品的操作冲击保护残压，实现对操作过电压的保护；同时采用四星型接法（俗称三叉戟式接法），设置公共中性点，实现对相间过电压的快速响应，有效防止三相负载出现相间绝缘击穿。 由于保护器其主要工作元件是氧化锌阀片，与避雷器类似，所以有些地方也将其称为组合式避雷器。但是，事实上两者的作用是完全不同的。避雷器以防雷为主要目的；而保护器虽然也可以用于防雷，但主要是与真空开关配套使用，防止操作过电压侵害的。阻容降压电路中放电电阻的功率应如何确定？将交流市电转换为低压直流的

12、常规方法是采用变压器降压后再整流滤波,当受体积和成本等因素的限制时,最简单实用的方法就是采用电容降压式电源. 整流后未经稳压的直流电压一般会高于30伏,并且会随负载电流的变化发生很大的波动,这是因为此类电源内阻很大的缘故所致,故不适合大电流供电的应用场合. 电容降压式电源是一种非隔离电源,在应用上要特别注意隔离,防止触电 电容降压的工作原理并不复杂.他的工作原理是利用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.例如,在50Hz的工频条件下,一个1uF的电容所产生的容抗约为3180欧姆.当220V的交流电压加在电容器的两端,则流过电容的最大电流约为70mA.虽然流过电容的电流有70m

13、A,但在电容器上并不产生功耗,应为如果电容是一个理想电容,则流过电容的电流为虚部电流,它所作的功为无功功率.根据这个特点,我们如果在一个1uF的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,在接到220V/50Hz的交流电压上,灯泡被点亮,发出正常的亮度而不会被烧毁.因为110V/8W的灯泡所需的电流为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

14、.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容抗限流.而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色. 采用电容降压时应注意以下几点:1 根据负载的电流大小和交流电的工作频率选取适当的电容,而不是依据负载的电压和功率.2 限流电容必须采用无极性电容,绝对不能采用电解电容.而且电容的耐压须在400V以上.最理想的电容为铁壳油浸电容.3 电容降压不能用于大功率条件,因为不安全.4 电容降压不适合动态负载条件.5 同样,电容降压不适合容性和感性负载.6 当需要直流工作时,尽量采用半波整流.不建议采用桥式整流.而且要满足恒定负载的条件. 电路一,图纸

15、/slwjlslwjl/c8bf/e50e.jpg/#doc-body这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源。它的输出电压通常可在几伏到三几十伏，取决于所使用的齐纳稳压管。所能提供的电流大小正比于限流电容容量。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：（国际标准单位） I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C =30000*0.000001=0.03A=30mA如果采用全波整流可得到双倍的电流（平均值）为： I(AV)=0.89*V/Zc=

16、0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C =60000*0.000001=0.06A=60mA一般地，此类电路全波整流虽电流稍大，但是因为浮地，稳定性和安全性要比半波整流型更差，所以用的更少。 使用这种电路时，需要注意以下事项： 1、未和220V交流高压隔离，请注意安全，严防触电！ 2、限流电容须接于火线，耐压要足够大（大于400V），并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻。 3、注意齐纳管功耗，严禁齐纳管断开运行。 电路二,图纸/slwjlslwjl/c8bf/e50e.jpg/#doc

17、-body 最简单的电容降压直流供电电路及其等效电路如图1，C1为降压电容，一般为0.333.3uF。假设C1=2uF，其容抗 XCL=1/(2PI*fC1)=1592。由于整流管的导通电阻只有几欧姆，稳压管VS的动态电阻为10欧姆左右，限流电阻R1及负载电阻RL一般为 100200，而滤波电容一般为100uF1000uF，其容抗非常小，可以忽略。若用R代表除C1以外所有元器件的等效电阻，可以画出图的交流等效电路。同时满足了XC1R的条件,所以可以画出电压向量由于R甚小于XC1，R上的压降VR也远小于C1上的压降，所以VC1与电源电压V近似相等，即VC1=V。根据电工原理可知：整流后的直流电流

18、平均值Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1。若C1以uF为单位，则Id为毫安单位，对于22V，50赫兹交流电来说，可得到Id=0.62C1。 由此可以得出以下两个结论：（1）在使用电源变压器作整流电源时，当电路中各项参数确定以后，输出电压是恒定的，而输出电流Id则随负载增减而变化；（2）使用电容降压作整流电路时，由于Id=0.62C1,可以看出，Id与C1成正比，即C1确定以后，输出电流Id是恒定的，而输出直流电压却随负载电阻RL大小不同在一定范围内变化。RL越小输出电压越低，RL越大输出电压也越高。C1取值大小应根据负载电流来选择，比如负载电路需要9V工作电压，负载平均电流为75毫

19、安，由于Id=0.62C1，可以算得C1=1.2uF。考虑到稳压管VD5的的损耗，C1可以取1.5uF，此时电源实际提供的电流为Id=93毫安。 稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压，其稳定电流的选择也非常重要。由于电容降压电源提供的的是恒定电流，近似为恒流源，因此一般不怕负载短路，但是当负载完全开路时，R1及VD5回路中将通过全部的93毫安电流，所以VD5的最大稳定电流应该取100毫安为宜。由于RL与VD5并联，在保证RL取用 75毫安工作电流的同时，尚有18毫安电流通过VD5，所以其最小稳定电流不得大于18毫安，否则将失去稳压作用。 限流电阻取值不能太大，否则会增加电能损耗，同时也会增加

20、C2的耐压要求。如果是R1=100欧姆，R1上的压降为9.3V,则损耗为0.86瓦,可以取100欧姆1瓦的电阻。 滤波电容一般取100微法到1000微法,但要注意其耐亚的选择.前已述及,负载电压为9V,R1上的压降为9.3V,总降压为18.3V,考虑到留有一定的余量,因此C2耐压取25V以上为好。 电路三,图纸/slwjlslwjl/c8bf/e50e.jpg/ 如图-1，C1 为降压电容器，D2 为半波整流二极管，D1 在市电的负半周时给C1 提供放电回路，D3 是稳压二极管R1 为关断电源后C1 的电荷泄放电阻。在实际应用时常常采用的是

21、图-2的所示的电路。当需要向负载提供较大的电流时，可采用图-3 所示的桥式整流电路。整流后未经稳压的直流电压一般会高于30 伏，并且会随负载电流的变化发生很大的波动，这是因为此类电源内阻很大的缘故所致，故不适合大电流供电的应用场合。 器件选择1.电路设计时，应先测定负载电流的准确值，然后参考示例来选择降压电容器的容量。因为通过降压电容C1 向负载提供的电流Io，实际上是流过C1 的充放电电流Ic。C1 容量越大，容抗Xc 越小，则流经C1 的充、放电电流越大。当负载电流Io 小于C1 的充放电电流时，多余的电流就会流过稳压管，若稳压管的最大允许电流Idmax 小于Ic-Io 时易造成稳压管烧毁

22、。2.为保证C1 可*工作，其耐压选择应大于两倍的电源电压。3.泄放电阻R1 的选择必须保证在要求的时间内泄放掉C1 上的电荷。设计举例图-2 中，已知C1 为0.33F，交流输入为220V/50Hz，求电路能供给负载的最大电流。C1 在电路中的容抗Xc 为：Xc=1 /（2 f C）= 1/（2*3.14*50*0.33*10-6）= 9.65K流过电容器C1 的充电电流（Ic）为：Ic = U / Xc = 220 / 9.65 = 22mA。通常降压电容C1 的容量C 与负载电流Io 的关系可近似认为：C=14.5 I，其中C 的容量单位是F，Io 的单位是A。电容降压式电源是一种非隔离

23、电源，在应用上要特别注意隔离，防止触电。 0tfryr 2009-8-24 16:56:34 222.214.177.* 举报 编辑历史 以电容可能充得的最高电压为计算依据。这个最高电压就是交流电的峰值电压，市电为220VX1.414=311V，然后根据阻值算出电阻的工作电流及功率。 0otfinlpuc 2009-8-28 19:31:43 115.51.198.* 举报 中值电阻，就是指针指向刻度的中间位置时的电阻值。你的话已经说明了这个值的意义：在调0时已调R，表针指向满刻度。当Rx与电表的内阻(R0+R)相等时，电表指针刚好指到刻度的中间位置(满刻度电流的一半)。由于电表测电阻各个档位的内阻是不一样的，测量之前的调0也不同，所以不同档的中值电阻也是完全不同的(相邻档相差10倍)。 指针式电阻测量仪的指针偏转角与被测电阻值的关系是非线性的，故表面的刻度也是非线性的，而在1/2满偏电流附近的线性度最好，故在电阻表的中值附近得出的测量精度最高。 电阻表是根据串联分压的原理来测量电阻的.电表上指示(正偏转的角度