服務(wù)熱線
021-51097529
歡迎訪問上??档请姎饪萍加邢薰揪W(wǎng)站
日期:2020-09-21瀏覽:1305次
摘 要:文中通過分析碳化硅避雷器與無間隙氧化鋅避雷器在電力系統(tǒng)應(yīng)用的不足比較,闡述了串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的*性。并針對缺乏串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器試驗項目的情況,簡單分析了串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器在應(yīng)用中的試驗問題。
關(guān)鍵詞:上海康登電氣 避雷器 比較 間隙 試驗
1. 避雷器應(yīng)用的比較
目前在電力系統(tǒng)中運行的避雷器主要有兩種類型。一類是以串聯(lián)火花間隙與碳化硅閥片為主要元件的傳統(tǒng)閥型避雷器;另一類是以氧化鋅電阻片為主要元件的金屬氧化物避雷器。其主要元件的伏安特性如下圖一二所示。
從圖一可以看到,對于單個間隙而言當(dāng)很大的雷電流流過非線性電阻時,非線性電阻將呈現(xiàn)很大的電導(dǎo)率,使避雷器上出現(xiàn)的殘壓U0不致過高。當(dāng)雷電流過去后,加在閥片上的電壓是系統(tǒng)電壓Ux時,非線性電阻的電導(dǎo)率突然下降而將工頻續(xù)流限制到很小的數(shù)值。事實上閥型避雷器的間隙由數(shù)個或數(shù)十個單間隙組成而形成的一個電容鏈。由于電極片對地和對高壓端蓋的部分電容的影響,電壓在各間隙上分布是不均勻的。嚴重的是這種不均勻非常的不穩(wěn)定,它受瓷套表面情況影響很大,使得避雷器的工頻放電電壓很不穩(wěn)定。雖然可以通過在每個間隙或間隙組上并聯(lián)一個分路電阻來解決,但分路電阻中將長期有電流流過(泄漏電流);且經(jīng)長期運行非線性并聯(lián)電阻會逐漸老化,表現(xiàn)為阻值增加,電導(dǎo)電流下降,影響避雷器性能。
從圖二可以看到氧化鋅電阻片在擊穿區(qū)域具有較好的非線性,使得氧化鋅避雷器在正常工作電壓下電阻值很大,泄漏電流很小;在過電壓情況下其電阻值又很小,過電壓能量釋放即恢復(fù)到高阻值狀態(tài),無工頻續(xù)流,所以無間隙氧化鋅避雷器得到了廣泛應(yīng)用。
但是,作為過電壓保護電器,針對其所釋放的能量,其自身仍存在過電壓防護問題。對于能量有限的過電壓(如雷電過電壓和操作過電壓),避雷器泄流能起限壓保護作用。對能量是無限(有補充能源)的過電壓,如暫態(tài)過電壓(工頻過電壓和諧振過電壓的總稱),其頻率或為工頻或為工頻的整數(shù)倍或分數(shù)倍,與工頻電源頻率總有合拍的時候,如因某些原因而激發(fā)暫態(tài)過電壓,工頻電源能自動補充過電壓能量,即使避雷器泄流過電壓幅值不衰減或只弱衰減,暫態(tài)過電壓如果進入避雷器保護動作區(qū),勢必長時反復(fù)動作直至熱崩潰,避雷器損壞爆炸,因此暫態(tài)過電壓對避雷器有致命危害。如果已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)不受其危害的避雷器,稱之為暫態(tài)過電壓承受能力強,反之稱暫態(tài)過電壓承受能力差。碳化硅避雷器暫態(tài)過電壓承受能力強,但由于運行中動作特性穩(wěn)定性差,常因沖擊放電電壓(保護動作區(qū)起始電壓)值下降,仍可能遭受暫態(tài)過電壓危害,動作負載重壽命短。無間隙氧化鋅避雷器因其拐點電壓(可近似地把參考電壓當(dāng)作拐點電壓)偏低,僅2.21~2.56Uxg(大相電壓),而有些暫態(tài)過電壓大值達2.5~3.5Uxg,故有暫態(tài)過電壓承受能差,損壞爆炸率高和壽命短等缺點。
對暫態(tài)過電壓危害有效防護辦法是加結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定的串聯(lián)間隙將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi),使避雷器免受其危害。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器有此*優(yōu)點。結(jié)構(gòu)上串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器既有間隙又用氧化鋅閥片,其間隙結(jié)構(gòu)不同于碳化硅避雷器。其間隙數(shù)量少,當(dāng)過電壓達到?jīng)_擊放電電壓時,間隙無時延擊穿,同時因隙距大動作特性穩(wěn)定,可避免碳化硅避雷器間隙帶來的缺點。串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器的間隙已將全部暫態(tài)過電壓限定在保護死區(qū)內(nèi)免受其危害,故又可避免無間隙氧化鋅避雷器因拐點電壓偏低帶來的缺點。
2. 串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器試驗問題
隨著現(xiàn)代防雷技術(shù)的發(fā)展,在小電流接地系統(tǒng)中交流串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器正逐步在變壓器開關(guān)、母線、電動機、發(fā)電機、線路、電容器組等電氣設(shè)備得到應(yīng)用。作為電氣設(shè)備本身,同樣存在著閥片性能、參數(shù)設(shè)計、絕緣材質(zhì)、裝配不良、密封缺陷等問題;掌握其性能狀況亦顯得十分必要。對于中性點非直接接地的3—63KV電力系統(tǒng)中的氧化鋅避雷器,我國電力行業(yè)標準DL/T 596—1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)明確規(guī)定其試驗項目為:1.絕緣電阻;2.直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流。*,該規(guī)程關(guān)于氧化鋅避雷器的試驗項目是源于《交流無間隙金屬氧化物避雷器》(GB11032—89)的規(guī)定要求,是針對交流無間隙氧化鋅避雷器的。《規(guī)程》規(guī)定的試驗項目是否適用帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器值得商榷。
《規(guī)程》規(guī)定碳化硅避雷器FS系列的試驗項目為1.絕緣電阻;2.工頻放電。FCD系列試驗項目為1.絕緣電阻;2.電導(dǎo)電流。結(jié)合無間隙氧化鋅避雷器和有間隙碳化硅避雷器因結(jié)構(gòu)不同而在試驗上的不同,我們認為目前在小電流接地系統(tǒng)中廣泛使用的帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器試驗項目應(yīng)為1.絕緣電阻;2.工頻放電。對于一些為了解決電壓分布問題,而在間隙兩側(cè)并聯(lián)電阻的串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器還應(yīng)做電導(dǎo)電流。
由于采用ZnO閥片,其絕緣電阻測量同無間隙氧化鋅避雷器。測量值決定于閥片外和內(nèi)部絕緣部件和瓷套。測量使用2500V兆歐表,35kV及以下避雷器絕緣電阻值不低于1000MΩ;35kV以上避雷器不低于25000MΩ。
由于存在間隙,直流1mA下的電壓U1mA及75%U1mA下的電流試驗項目是不適合有間隙氧化鋅避雷器的。而工頻放電試驗是檢驗間隙避雷器電氣性能的一個基本項目。雖然由于氧化鋅電阻片具有在低電壓下良好的高阻和限流的特點,可不考慮放電間隙的切斷比;但是,其工頻放電電壓同樣不能過高和過低。過高的工頻放電電壓就會使沖擊放電電壓升高,從而影響避雷器的性能。過低的工頻放電電壓就可能造成在被保護設(shè)備的絕緣能耐受而不需要保護的操作過電壓下動作。所以,工頻放電電壓應(yīng)根據(jù)避雷器保護對象有相應(yīng)的放電電壓范圍。目前,由于《規(guī)程》的相對滯后,很難在有關(guān)規(guī)程中查到相應(yīng)的試驗標準。所以,預(yù)防性試驗應(yīng)參照出廠試驗報告。
現(xiàn)提供目前保護高壓電動機常用的TBP系列A、B、C三型串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器工頻放電電壓范圍,供參考。
電導(dǎo)電流試驗是檢查避雷器內(nèi)部是否受潮,并聯(lián)電阻有無斷裂、老化的一個重要指標。其試驗接線與FCD系列試驗接線一致;要求電導(dǎo)電流不大于50µA。
3. 結(jié)束語
串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器使用了間隙和ZnO閥片,兩者互為保護。間隙使電荷率為零,解決了ZnO閥片老化問題;間隙在續(xù)流時易損壞,ZnO閥片*的性能使其無續(xù)流。保護設(shè)備的絕緣免受雷電和操作等過電壓的損壞起到良好的作用。*性的逐步體現(xiàn),使得串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器將被越來越多的使用;其試驗標準也將逐步完善和規(guī)范。