【摘要】本文通過(guò)分析真空接觸器操作過(guò)電壓的生成機(jī)理及操作過(guò)電壓的二種類型，列舉了目前常用的三種抑制過(guò)電壓保護(hù)的方法，降低過(guò)電壓振蕩頻率的三種阻容（R-C）過(guò)電壓吸收器：中性點(diǎn)直接接地的普通型RC保護(hù)器；中性點(diǎn)不接地型RC保護(hù)器和雙路RC過(guò)電壓保護(hù)。本文通過(guò)分析認(rèn)為抽油機(jī)井所用電機(jī)采用1.14KV電壓供電，由真空接觸器控制電機(jī)啟停過(guò)程中容易產(chǎn)生過(guò)電壓，致使電機(jī)繞組絕緣受損而損毀，威脅電器設(shè)備的安全運(yùn)行。通過(guò)對(duì)比分析，建議采用雙路阻容（R-C）過(guò)電壓吸收器，其抑制1.14KV真空接觸器產(chǎn)生的過(guò)電壓效果較好，能保護(hù)電機(jī)，使設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】真空接觸器；過(guò)電壓；電機(jī)；危害

一、目前抽油機(jī)井對(duì)1.14KV電動(dòng)機(jī)保護(hù)措施

抽油機(jī)井口配電柜目前采用的是兩個(gè)125A真空接觸器分別控制電機(jī)37-45KW電機(jī)運(yùn)行和電容投入，電機(jī)的保護(hù)設(shè)備有1.14KV斷路器和電機(jī)綜合保護(hù)器，斷路器和電機(jī)保護(hù)器的保護(hù)只是在出現(xiàn)短路故障、缺相、堵轉(zhuǎn)和過(guò)電流時(shí)才起保護(hù)跳閘作用，對(duì)操作真空接觸器時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的操作過(guò)電壓不能起到預(yù)防作用。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)沒有設(shè)備對(duì)操作過(guò)電壓起抑制和預(yù)防作用裝置，因此應(yīng)采取相應(yīng)的措施來(lái)抑制產(chǎn)生的操作過(guò)電壓，以保護(hù)電氣設(shè)備能安全可靠地運(yùn)行。

二、真空接觸器操作過(guò)電壓的產(chǎn)生及危害

2.1截流過(guò)電壓

真空接觸器開斷小電流時(shí)的截流現(xiàn)象，是由于電弧電流較小，陰極斑點(diǎn)提供的金屬蒸氣不夠充分和穩(wěn)定引起的，真空電弧由陰極在分?jǐn)嗨查g受熱金屬蒸發(fā)而形成，電弧使電極表面出現(xiàn)一些斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)上的金屬會(huì)不斷融化來(lái)維持真空電弧。而開斷大電流時(shí)金屬蒸氣充分蒸發(fā)，電弧比較穩(wěn)定，會(huì)在工頻電流自然過(guò)零時(shí)熄滅。實(shí)驗(yàn)證明，開斷幾百到幾千安的交流電流時(shí)，一般不會(huì)發(fā)生截流現(xiàn)象，而開斷小電流時(shí)，由于弧柱擴(kuò)散速度太快，陰極斑點(diǎn)附近的金屬蒸氣壓力和溫度劇降，使金屬斑點(diǎn)的蒸發(fā)不能維持弧柱的擴(kuò)散，造成電流在達(dá)到零點(diǎn)之前的某一瞬時(shí)值時(shí)發(fā)生強(qiáng)制熄弧，而形成截流。由于電流被突然切斷，其滯留于電機(jī)等電感繞組中的能量必然向繞組的雜散電容充電，截流過(guò)電壓的頻率較高，一般可達(dá)數(shù)千赫茲，高頻率必然伴隨著高的電壓陡度；感性負(fù)荷容量越小，過(guò)電壓越高，這主要是由于感性負(fù)荷容量越小，則回路中雜散電容也越小，因此，在開斷空載變壓器或小容量電機(jī)時(shí)，將產(chǎn)生危險(xiǎn)的截流過(guò)電壓。

2.2多次重燃過(guò)電壓

多次重燃過(guò)電壓是由于弧隙發(fā)生多次重燃，電源多次向電機(jī)電容進(jìn)行充電而產(chǎn)生的。在真空接觸器切斷電流的過(guò)程中，觸頭的一側(cè)為工頻電源，另一側(cè)為L(zhǎng)C回路充放電的振蕩電源，如果觸頭間開距不夠大，兩個(gè)電壓疊加后就會(huì)使弧隙之間發(fā)生擊穿，接觸器的恢復(fù)電壓就會(huì)升高。如果觸頭開距增的不夠大，就會(huì)發(fā)生第二次重燃，再滅弧，再重燃以致發(fā)生多次重燃現(xiàn)象，多次的充放電振蕩，觸頭間的恢復(fù)電壓逐級(jí)升高，負(fù)載端的電壓也不斷升高，致使產(chǎn)生多次重燃過(guò)電壓，損壞電氣設(shè)備。

三、1.14KV電機(jī)的絕緣耐壓水平

對(duì)于在運(yùn)行中的高壓電動(dòng)機(jī)，其相對(duì)地和相對(duì)相之間的絕緣所能承受的過(guò)電壓數(shù)值計(jì)算公式如式（1）所示。一般電動(dòng)機(jī)1分鐘工頻耐壓值為：2Ue+1。對(duì)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)取上述耐壓值的75%，即電動(dòng)機(jī)的沖擊耐壓值為：

Us=√2（2Ue+1）×1.15×75% （1）

式中：Us—電動(dòng)機(jī)的沖擊耐壓值，kV； 1.15—電動(dòng)機(jī)絕緣的沖擊系數(shù)；Ue—電動(dòng)機(jī)的額定電壓，kV。

那么1.14kV電壓等級(jí)電動(dòng)機(jī)其相對(duì)地和相對(duì)相之間絕緣沖擊耐壓水平為：

Uo=√2（2×1.14+1）×1.15×75%=3.8 kV

真空接觸器操作過(guò)程中，產(chǎn)生過(guò)電壓的時(shí)間短，電壓幅值上升快，滯留在電機(jī)內(nèi)的電壓能在瞬間升高到額定電壓的7-9倍，也就是說(shuō)電壓能達(dá)到7-9KV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電機(jī)的耐壓水平，如不能及時(shí)抑制該過(guò)電壓，對(duì)電機(jī)的危害很大。

四、采取的措施

4.1 抑制操作過(guò)電壓的工作原理

利用降低恢復(fù)電壓上升陡度，降低振蕩頻率，減少負(fù)載波阻抗，能有效降低過(guò)電壓幅值。電容C除可降低過(guò)電壓幅值外，主要用以減緩過(guò)電壓上升陡度，因?yàn)檫@種過(guò)電壓在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，du/dt很大，容易造成電機(jī)進(jìn)線繞組匝間擊穿，所以要降低匝間電壓并使匝間電壓分布均勻，其次達(dá)到降低截流過(guò)電壓的目的；電阻R可消耗高頻振蕩電能，抑制截流過(guò)電壓幅值，阻容保護(hù)器是一種保護(hù)效果較好的措施。

4.2 三種RC保護(hù)器的對(duì)比

目前有三種形式的RC保護(hù)器措施，即中性點(diǎn)直接接地的普通型RC保護(hù)器；中性點(diǎn)不接地型RC保護(hù)器；雙路RC過(guò)電壓保護(hù)器。

（1）普通型RC保護(hù)器

電機(jī)正常時(shí)，使用能達(dá)到抑制過(guò)電壓的要求，但是電機(jī)發(fā)生單相短路時(shí)電容電流過(guò)大，導(dǎo)致RC保護(hù)器電阻燒損。

（2）不接地RC保護(hù)器

解決了因電容電流過(guò)大燒電阻的問(wèn)題，但對(duì)于相對(duì)地之間的高頻振蕩沒有消除，使得對(duì)地保護(hù)欠佳，油井電機(jī)也不宜使用。

（3）雙路RC過(guò)電壓保護(hù)器

采用R1、C1主要保護(hù)對(duì)地，選用電容量較大的C1用來(lái)吸收相間回路存儲(chǔ)的能量；C2的接入消除了對(duì)地電路中的高頻振蕩，又解決了對(duì)地電流過(guò)大RC裝置的電阻燒損問(wèn)題，一般取值R1=100Ω/10W；C1=0.47?F；C2=0.01～0.1?F 。

結(jié)束語(yǔ)：

對(duì)于長(zhǎng)期處于野外作業(yè)的抽油機(jī)電機(jī)損壞的原因有很多，如油井本身出現(xiàn)問(wèn)題抽油桿斷脫、抽油桿卡、負(fù)荷不平衡、電壓缺相、各種開關(guān)元器件故障、電機(jī)本身缺陷、電機(jī)軸承老化、天氣原因等都可能造成電機(jī)損毀，對(duì)于這些問(wèn)題，我們要通過(guò)每天的巡視和定期的檢查、調(diào)整、潤(rùn)滑等多方面的工作，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命；在電動(dòng)機(jī)修理過(guò)程中，從提高電機(jī)絕緣水平方面做文章，提高絕緣材料絕緣強(qiáng)度，提高繞組耐壓水平；加上阻容（R-C）過(guò)電壓吸收器的方法，抑制操作過(guò)電壓對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的危害，總之要想更多的延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命，就要通過(guò)多方面的做工作才能提高電力設(shè)備的管理水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]電機(jī)工程手冊(cè).北京： 機(jī)械工業(yè)出版社，2004

作者簡(jiǎn)介：褚紅玉，女，出生日期1981年9月，2015年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油工程專業(yè)，現(xiàn)工作單位：中原油田石油工程技術(shù)研究院，高級(jí)工。