組合式過電壓保護(hù)器的選用分析

1、組合式過電壓保護(hù)器的選用分析摘要：本文介紹了適合于真空開關(guān)裝置的組合式避雷器的各自結(jié)構(gòu)和特點，并對其技術(shù)參數(shù)的選用要求和投運(yùn)前試驗進(jìn)行了闡述探討。 1引言 組合式過電壓保護(hù)器是一種新型過電壓保護(hù)裝置 ，主要于35KV及以下電力系統(tǒng)中，用以限制雷電過電壓、真空斷路器操作過電壓以及電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種暫態(tài)過電壓，可有效地保護(hù)電動機(jī)、變壓器、開關(guān)、電容器、電纜、母線等電力設(shè)備的絕緣不受損害，對相間和相對地的過電壓均能起到可靠的限制作用。真空斷路器裝置的廣泛應(yīng)用，使人們對由于操作過電壓引起的危害越來越重視，而組合式過電壓保護(hù)器的種類較多，使我們在應(yīng)用選擇上有很大的空間，但同時又會使我們選擇更為慎重

2、。本文旨在探討真空斷路器裝置中組合式過電壓保護(hù)器（組合式氧化鋅避雷器）的選用。 2組合式過電壓保護(hù)器應(yīng)用的由來 我國避雷器產(chǎn)品的歷經(jīng)普通閥型避雷器、磁吹避雷器和金屬氧化物避雷器（MOA）幾個階段，近年來避雷器整體制造水平和質(zhì)量都有了很大提高。隨著真空斷路器的廣泛應(yīng)用，為限制其操作過電壓和避免受電設(shè)備絕緣損害，在限制過電壓方面采取了許多措施。通常真空斷路器裝置操作過電壓的保護(hù)裝置有以下幾類： （1）阻容吸收裝置； （2）無間隙氧化鋅避雷器； （3）帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器。 阻容吸收裝置最大優(yōu)點是能緩和入侵到被保護(hù)設(shè)備的過電壓波的陡度，改善設(shè)備繞組上的電壓梯度，但有體積大，無明顯過電壓限制值，吸收

3、過電壓能量容量小，會產(chǎn)生高次諧波污染等問題。無間隙氧化鋅避雷器是一種較先進(jìn)的過電壓保護(hù)設(shè)備，與傳統(tǒng)的碳化硅避雷器相比，在保護(hù)特性、通斷能力和抗污穢等方面均有優(yōu)異的特性，其ZnO電阻片的非線性極其優(yōu)異，使其在正常工作下接近絕緣狀態(tài)。但它保護(hù)殘壓較高，無法滿足在操作過電壓下頻繁動作的要求，存在工頻老化和承受荷電率和熱平衡條件的限制，這對于保護(hù)電動機(jī)類絕緣耐壓水平的設(shè)備來說還存在不足的。帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器由于增加了串聯(lián)間隙，MOA可以用數(shù)量較少的ZnO電阻片，這時殘壓可以做的很低，如果火花間隙的放電電壓也很低，則可使避雷器既有很低的保護(hù)水平又不致因為泄漏電流阻性分量大以及由此帶來的劣化現(xiàn)象和功率

4、損耗問題。有串聯(lián)間隙的MOA與無間隙MOA相比，具有較高的耐受系統(tǒng)暫過電壓能力，可在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時保證自身安全，而且具有較低的雷電沖擊放電電壓和殘壓水平，可以為絕緣水平比較弱的設(shè)備提供良好的保護(hù)，特別適用于中性點非有效接地系統(tǒng)使用。近幾年來我國已研制開發(fā)了多種三相組合式有串聯(lián)間隙或無間隙氧化鋅避雷器，它們在相間和相地之間都連接有一定比例的ZnO電阻片或帶火花間隙，是一種復(fù)合型避雷器，該過電壓保護(hù)裝置對相間過電壓有比較好的保護(hù)作用。組合式過電壓保護(hù)器因采用復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，所以在安裝上受開關(guān)柜尺寸的較小，因此越來越被人們所認(rèn)可。 3組合式過電壓保護(hù)器間隙結(jié)構(gòu)和特點 組合式過電壓保護(hù)器分無間隙和有

5、帶串聯(lián)間隙兩種，本文主要探討帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器。組合式氧化鋅避雷器由特殊間隙體和氧化鋅閥片（ZnO）組成，根據(jù)生產(chǎn)廠家技術(shù)方案不同，間隙結(jié)構(gòu)也不同，間隙主要有四間隙、三間隙、菱形間隙（單間隙），六間隙等，同時間隙上有并聯(lián)電阻和無并聯(lián)電阻兩種。間隙的不同技術(shù)特點也不同。 （1）四間隙星形接法組合式過電壓保護(hù)器 由四個完全相同的保護(hù)單元組成過電壓保護(hù)器，每個單元都有放電間隙和ZnO電阻片構(gòu)成，其接線原理圖見圖一所示。 在該保護(hù)器中采用ZnO和放電間隙相結(jié)合使兩者互為保護(hù)。放電間隙使ZnO的荷電率為零，ZnO的優(yōu)異的非線性又使放電間隙動作后立即熄弧、無截流、無續(xù)流，放電間隙不再承擔(dān)滅弧任務(wù)，沖擊

6、系數(shù)可以達(dá)到1，放電電壓值不隨放電波形變化而變化，因而使用壽命得到提高。該接線方式可將相間過電壓大幅度降低，與常規(guī)的MOA相比，相間過電壓下降60%70%。在單相接地、間隙性弧光接地和諧振過電壓下可長期安全運(yùn)行。由于相相、相地都是雙間隙，每個間隙承擔(dān)1/2工頻放電電壓，在正常情況下中心點電位是“零”，則由相間隙承擔(dān)工頻電壓，同時對地存在寄生電容，寄生電容的存在會使實際放電值出現(xiàn)不穩(wěn)定。 （2）三間隙星形接法組合式過電壓保護(hù)器 由三個間隙和四個單元組成過電壓保護(hù)器，其接線原理圖見圖二所示。 其結(jié)構(gòu)與四間隙不同點在于取消了接地保護(hù)單元間隙，相地保護(hù)采用單間隙，接地保護(hù)單元由純電阻性材料組成，在中心

7、點受寄生電容和雜散電容等外界因素相對小。相相過電壓時由相間保護(hù)單元和接地保護(hù)單元共同完成，相相過電壓也是由兩個間隙來承擔(dān)。通過接地保護(hù)單元的調(diào)整可以使相相、相地工頻放電電壓做成一樣。（3）間隙并聯(lián)高壓電阻 間隙上并聯(lián)了一個高壓電阻，在工頻時，間隙的容抗遠(yuǎn)大于并聯(lián)電阻的阻抗，間隙兩端的電壓取決于電阻的分壓值。在沖擊時，由于波前很陡，其等值頻率遠(yuǎn)高于工頻，此時間隙的容抗遠(yuǎn)小于阻抗，電壓分布由容抗決定，故不受并聯(lián)電阻的影響。4組合式過電壓保護(hù)器的選用 在選用組合式過電壓保護(hù)器時，首先要了解被選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點、ZnO電阻片和間隙的產(chǎn)品質(zhì)量、整體的絕緣性能和密封性能，因為產(chǎn)品的制造質(zhì)量是至關(guān)重要的。同時必

8、須了解其各性能指標(biāo)全部符合ZBK49005-90交流有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器 的規(guī)定，滿足DL/T620-1997交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)的要求。 選擇MOA的重要技術(shù)參數(shù)是額定電壓、最大持續(xù)電壓、標(biāo)稱電流、雷電沖擊保護(hù)水平、操作沖擊保護(hù)水平等。5 投運(yùn)前的檢測 為防止有意外因素對產(chǎn)品的損壞，在避雷器投運(yùn)之前，應(yīng)進(jìn)行試驗及定期檢測。試驗應(yīng)在相對相間及相對地間進(jìn)行，測量次數(shù)為三次，求其平均值。每二次試驗的時間間隙不小于10S，放電后子0.2S內(nèi)切斷工頻電源。試驗時可在試驗變壓器旁邊串聯(lián)一只10A以上的電流表，觀察電流值，當(dāng)電流發(fā)生突變時，表明試品已放電，此刻的電壓值即為工頻放電電

9、壓值。若現(xiàn)場有條件，可通過高壓測試儀直接讀取脈沖電電壓值。每3-4年應(yīng)做一次工頻放電試驗的常規(guī)檢測。電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程規(guī)定：35kV及以下的MOA避雷器用2500V兆歐表測量，其絕緣電阻不低于1000M。對無間隙MOA避雷器還要測量1mA(直流)時的臨界動作電壓U1mA和75%U1mA直流下的泄露電流 ，測量的U1mA主要是檢查其閥片是否受潮，確定其動作性能是否符合要求。U1mA實測值與初始值或制造值相比，其變化不應(yīng)大于5%，U1mA過高使保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣裕度降低，U1mA過低使MOA避雷器在各種操作和故障的瞬態(tài)過電壓下發(fā)生爆炸，測量75%U1mA下的直流泄露電流，主要檢測長期允許工作電流的變化情況。規(guī)程規(guī)定，75%U1mA下的泄露電流不大于50A。 6組合式過電壓保護(hù)器因采用復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，相間殘壓水平較低，對相間、相地都有比較好的過電壓保護(hù)作用。特別是對開關(guān)柜內(nèi)受安裝尺寸的場所，