[科普中国]-容性电流

有损耗的介质可以用一个理想电容和一个有效电阻的并联电路表示，通过电容的电流称容性电流。

容性电流开合试验容性电流开合会产生电压和电流暂态现象，在重击穿后可能导致严重的问题。重击穿的概率与断路器的介质恢复、燃弧时间（电流零点时的间隙长度）、负载电流、电网的接地状况、存在单相或两相接地故障以及系统频率有关。因为重击穿现象具有统计性的，就像所有击穿情况那样，对于运行中的断路器来说，不能消除其发生重击穿的概率。因而，总是存在较小的发生重击穿的可能性，大多与短燃弧时间有关。因此，在容性电流开合试验中，有限次数的重击穿是允许的，其次数与断路器指定的等级有关。

而且，因为过电压和暂态响应的实际数值完全取决于系统，试验是不具有代表性的。因此，型式试验旨在表征开断或重击穿前的运行条件。重击穿后的电压暂态现象不必表征运行条件，因为试验回路不足以再现与重击穿有关的高频暂态现象。

为了确定断路器能够耐受容性电流开断后出现的暂态现象（具有低的或非常低的重击穿概率），对于指定了下述一个或多个额定值的断路器，容性电流开合试验是强制性的：
·额定线路充电开断电流；
·额定电缆充电开断电流；
·额定单个电容器组开断电流；
·额定背对背电容器组开断电流；
·额定背对背电容器组关合涌流。

无重击穿断路器的概念（先前使用的标准IEC 60056"85]中定义的）已经被取消了。取而代之的是IEC 62271-100和ANSI/IEEE标准中引入了断路器重击穿性能的概念。根据其重击穿性能，定义了两个等级的断路器：

C1级（容性电流开断过程中具有低的重击穿概率的断路器）；

C2级（容性电流开断过程中具有非常低的重击穿概率的断路器）。

通过一定手段评估重击穿发生概率，用户可以确定哪一个等级更好地适合其应用。根据试验经验，制造商在提交其产品进行型式试验时绝大多数选择了C2级。1

试验要求对于容性电流开合试验，分闸操作之前的合闸操作可以是空载操作。当开合容性电流时，操作循环中的分闸操作不受之前合闸操作的预击穿电弧的影响(电容器组开合试验的情况除外)，但是可能受到由合闸操作引起的灭弧介质实际特性的影响(例如在密度、湍流、运动等方面的局部差异)。基于这样的原因，分闸操作之前的空载合闸操作是有必要的。

假定电容器组在关合之前已经放电。这是一个合理的假设，因为电容器单元都安装有放电电阻。典型的放电时间在5min的量级。 单个(独立的)电容器组的(暂态)涌流小于在电容器端子上出现的短路电流。因为断路器必须满足系统关合电流的要求，在单个电容器组开合应用中暂态涌流并不是一个限制因素。

当开合背对背电容器组时，断路器一旦关合就在电容器组之间流过具有较大幅值(数十千安)和较高固有频率(数千赫)的暂态电流。在分闸操作之前，弧触头的这些电(热)负载是不能忽略的。因此，关合涌流应至少等于额定背对背电容器组关合涌流。

容性电流开合操作的全部次数必须足够多以提供断路器重击穿性能的可靠评估。

为了减少操作的全部次数，IEC和ANSI标准规定了最短燃弧时间下相对较多次数的操作(在两个极性上)。1

容性电流切断在开断电容器组和空载电缆时，都遇到切断容性电流的情况。在开断空载长线的充电电流时也出现这种情况。在所有这些开断中，由功率因数的变化和由电压调整引起的电源工频电压的变化，可能产生严酷的过电压加到断路器上。

如果在容性电流开断后的四分之一周期以后，动静触头间的介质击穿，这称为再击穿。根据电源和负载的电特性，再击穿会对断路器产生严酷的电负荷和(或)机械负荷。

有时会误认为，如果断路器按照国家标准进行试验，做了要求的12次分断操作而无再击穿，就以为该断路器是完全不重燃的。但是，即使在一个试验系列中不发生再击穿，再击穿概率充其量也只不过是1/13，即7.8%。对于研究性试验来说，这个概率太高，较现实的概率应当是2.3%，即比50%再击穿值低两倍标准偏差。

在电源阻抗上的压降是一个重要判断。它引起一个高频瞬态分量加到断路器的开断问隙上。

在电流开断之前，电源侧电压是电源电压和感性元件两端的压降之和。电流切断后，只有电源电压，于是，断路器电源侧出线端电压减小一个电源感性元件的压降。因此，一定要保证断路器能在具有高电源阻抗的回路中满意地工作。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学