降低真空斷路器的操作過電壓

   時間:2014-03-11 13:19:30
降低真空斷路器的操作過電壓簡介
    吳志力浙江省電力設計院,浙江杭州 310007 3~35 kV的非有效接地電網中,隨著電氣設備無油化的進展,真空斷路器日益被……
降低真空斷路器的操作過電壓正文
  吳志力
浙江省電力設計院,浙江杭州 310007


3~35 kV的非有效接地電網中,隨著電氣設備無油化的進展,真空斷路器日益被廣泛採用,它開斷容量大、斷弧能力強、動作快速、少維護、能運用於頻繁操作的場所.而斷路器的強制熄弧(截流)將產生過電壓,一般情況下最大過電壓不超過3.5p.u.,(對操作過電壓而言,Um為系統最高電壓),開斷起動過程中的電動機,截流過電壓可能超過4.0 p.u.,斷路器重燃過電壓可能超過5.0,對於開斷激磁電流較大的變壓器、並聯電抗器、並聯電容器等LC電路,由於截流時將引起1~幾百千赫的高頻振蕩,也可能導致斷路器的重燃,產生較高的過電壓.通常降低這種操作過電壓的措施是在斷路器出口加裝旋轉電機用無間隙氧化鋅避雷器或R-C阻容吸收器.
按照《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》(KL/T620-1997)的規定,選擇無間隙氧化鋅避雷器時,其額定電壓應滿足1.25 Um,持續運行電壓應滿足Um的要求,這是系統單相地允許持續運行2 h的需要.
氧化鋅伐片呈一非線性電阻特性,外施電壓越高,阻值越小,同一標稱放電電流下的殘壓也有不同,因此,有用於保護旋轉電機、電容器組及變、配電站等類型,需要正確合理選擇,有時甚至需要特殊訂貨.
   現列舉滿足標準要求的氧化鋅避雷器參數,如表1所示.

若按直流1mA參考電壓的1.15倍作為吸收過電壓的檻值,系統最高電壓按國標為7.2 kV、12 kV、40.5 kV,則三個電壓等級的吸收檻值電壓分別3.13 p.u.、1.05 p.u.、2.7 p.u.,這個數字,表示對於3倍過電壓而言,氧化鋅避雷器是幾乎不存在保護作用,一旦選用配電型的氧化鋅避雷器,其吸收檻值電壓可達4.5 p.u.,對於操作過電壓,避雷器等於虛設.
如果為了滿足持續運行電壓,也有採用帶間隙的氧化鋅避雷器,則間隙的工頻放電電壓的大小決定了過電壓的吸收檻值,如表2所示.

可知Y5C-7.6/27,Y5C-12.7/45的吸收檻值電壓分別為3.84 p.u.和3.75 p.u.,高於無間隙的氧化鋅避雷器,更何況操作過電壓是一個暫態過程,實際放電電壓將高於工頻放電電壓的幅值,表2中較高的衝擊放電電壓已經說明了這個問題.
真空斷路器的初期都採用阻容吸收器,當時採用的是油浸式,體積大、易滲漏,之後氧化鋅避雷器在工程中得到了應用,但當時沒有注意到避雷器在系統單相接地時對持續運行電壓參數的要求,根據避雷器的運行事故情況,1993年電力部安生司在《安全情況通報》十七期上,強調了無間隙氧化鋅避雷器應能在最高線電壓下持續運行的要求,(現已列入KL/T620行標中),對避雷器的參數選擇提出了更高的要求.隨著電容器製造技術的發展,吸收國外開關櫃的經驗,與真空斷路器相配的乾式R-C阻容吸收器問世,具有無油、體積小、重量輕、壽命長等優點,最主要的是由於電路中電容量的增加,振蕩頻率降低,過電壓的幅值也降低,而電阻起阻尼振蕩的作用,使能量消耗其中,按操作電壓的計算方法,大致可抑制過電壓在2 p.u.左右,能即時地有效地降低了相間及對地過電壓,大大提高了系統的安全性.
阻容吸收器的選型也比較簡單,可按額定電壓選擇,常用的電阻-電容值為100Ω-0.1 uf,有單相型、三相共體型,外形尺寸與氧化鋅避雷器相近,安裝使用方便.
氧化鋅避雷器只能把操作過電壓限制在較高的水平上,而阻容吸收器可以有效降低過電壓.
現在國產真空斷路器在使用上還時有重燃、過電壓等情況,這與其過電壓吸收器的選型是否正確有著密切的關係.
   為此,建議:
1、裝設避雷器的開關櫃,其參數應按背後的行業標準,檢查選型是否合理.
2、對電纜線路,並補裝置及絕緣水平相對較低的高壓電動機迴路,為及時、有效地吸收高頻振蕩引起過電壓,使用阻容吸收器作保護是比較鮮實模?/font>

參考文獻:

[1] GB11032-1989,交流無間隙金屬氧化物避雷器[S].
[2] DL/T804-2002,交流電力系統金屬氧化物避雷器使用導則[S].
[3] DL/T5090-1999,水力發電廠過電壓保護和絕緣配合設計技術導則[S].
[4] DL/T620-1997,交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合[S].

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