煤矿高压开关柜带间隙过电压保护器的安全隐患分析.pdf

2015年第6期
煤矿机电
李录涛.煤矿高压开关柜带间隙过电压保护器的安全隐患分析[J].煤矿机电,2015(6):8789.doi:10.
16545/j.cnki.cmet.2015.06.025
煤矿高压开关柜带间隙过电压保护器的安全隐患分析
李录涛
(大同煤矿集团电业公司,山西大同037003)
摘要:分析了四柱式结构“四星形”接法的带间隙组合式过电压保护器存在的缺陷,提出使用
“六元件”结构的新组合方式,该方式能保持氧化锌避雷器的优异特性,易于实现在线监测及预防
些试验,保证其装置的运行安全性和可靠性。该装置经实际运行,取得较好的效果。
关键词:过电压保护器;“四星形”接线组合式;六柱全相式
中图分类号:TM732文献标识码:B文章编号:1001-0874(2015)06-0087-03
Security Threat Analysis of Over-voltage Protector with Gap
for Mine High Voltage Switch Cabinet
O
(Electricity Company, Datong Coal Mine Group, Datong 037003, China)
Abstract: Analyzes the disadvantages in the over-voltage protector with gap of "four star"shape wire connection
then proposes the new combination method of "six cylinders structure. The six cylinders structure can maintain the
particular characteristies of zinc oxide conductor, which easily realizes the on-line monitoring and prevention test
ensures the safe and reliable operation of the device. The device gains good effect via operation
Keywords: over-voltage protector; "four star shape"wire combination connection; six cylinders full-phase
0引言
近几年实际运行中发现,当系统出现单相接地故障
时,这类组合式产品几乎都发生过崩溃,而单只氧化
过电压保护器又称组合式避雷器,是最近十多锌避雷器却完好。因此,对煤矿高压开关柜带间隙
年出现的专用于35kV以下成套柜内,与真空开关过电压保护器的安全隐患分析尤为重要。
配套的过电压限制设备。主要用于防止由真空开关
产生的操作过电压对电力设备的侵害,同时兼有防
1有间隙过电压保护器存在的问题
雷的功能,可有效地保护母线、真空开关、电动机、发
1)从原理图1可看出,它为四柱式结构,采用
电机、电容器组等电力设备的绝缘不受损害,对相间“四星形”接法,两个单元分担运行电压。当一个单
和相对地的过电压均起到可靠的限制作用。从原理元损坏时会导致其它单元迅速损坏,这种连锁反应
上讲一台三相组合式过电压保护器可起到六台普通最终会导致相间短路使得事故扩大。对于无间隙
避雷器的作用。
“四星形”接线中,阀片的荷电率较高,老化较严重
大同煤矿集团电业有限责任公司现管辖6座若简单沿用CB11032参数来设计“四星形”过电压
110kV与38座35kV变电站,担负着同煤集团煤矿保护器,出现单相接地故障时,组合式产品的TOV
安全生产和生活用电传输的重任,部分变电站高压耐受能力将比单只氧化锌避雷器降低1/3,如果氧
开关柜装有“四星形”接线的过电压保护器,每年雷化锌避雷器按3.5p.u值来设计,则组合式产品只
雨季节来临前都对各变电站避雷器做一次预防性试能达到2.3p.u。显然,在中性点不接地系统中(一
验,试验合格的投入运行,不合格的进行更换。但从般最大过电压不超过3.5p.u),出现2.3p.u过电
万方数据
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压的机率要比3.5p.u高,这是组合式过电压保护绝缘电阻与工频放电试验,严禁做直流1mA参考
器事故率远高于单只氧化锌避雷器的主要原因,这电压及0.7万51mA下的泄漏电流试验,即无法判別
也从实际运行中验证了对于带串联间隙“四星形”氧化锌阀片的好坏。过电压保护器做工频放电试验
接线中,加入火花间隙对氧化锌阀片单元进行了保原理是取三次放电电压的平均值与出厂安装使用说
护,使氧化锌电阻的荷电率为零,尽管提高了产品的明书的技术参数值进行比较,在合格范围内就判定
使用寿命,但其间隙的存在很难做到稳定且存在冲正常。但该项试验的本质就是做了一下间隙的动作
击系数,故对高频的操作过电压起不到很好的限制电压,与氧化锌阀片的泄漏电流无任何联系。假设
作用。由于产品稳定性得不到保证,间隙放电分散过电压保护器氧化锌阀片已经受潮或老化,但放电
性大,产品在实际运行中故障率偏高,并容易造成事间隙正常,做工频放电试验也会合格,一且发生过电
故扩大。
压时就会使过电压保护器出现热崩溃甚至爆炸事
A B C
故。因此,放电间隙的存在,目前还没有任何试验手
段对过电压保护器氧化锌片进行检测,也无法预
知过电压保护器何时发生事故。
表1有间隙与无间隙保护器预防试验项目表
序号
试验项目
有间隙
(无并联电阻)无间隙
测量绝缘电阻/MQ
图1有间隙过电压保护器电气原理图
测量直流1mA参考
电压1mA/kV
2)由于火花间隙的加人,过电压保护器的保护
测量75%U」mA下
特性不再由氧化锌电阻的非线性特性决定,而是由
泄漏电流/
间隙的放电特件所决定。这导致过电压保护器相应
测量工频放电电压/kVV
速度远低于无间隙氧化锌避雷器,绝缘配合非常困注:有间除严禁做直流1mA参考电压试验:无间隙严禁做工频改电
难,大大降低了产品的保护性能。由于有间隙的存电压试验。
在,在正常状态下氧化锌阀片无法形成监测回路,无
法测试氧化锌阀片是否受潮或老化,只能等其发生3改造措施
事故后退出运行,给用户带来隐患。
根据考察、调研、查阅相关资料,并借鉴国内外
3)制造带间隙的组合式过电压保护器均采用多年来的实践经验,引进一种新型的六柱全相双安
套筒结构,间隙与阀片安置在环氧套筒里或塑料底全保护装置,如图2所示。该装置为无间隙“六元
盒里,制造工艺复杂,产品稳定性得不到保证。这类件”结构,采用“Y-△”接线,相地三只接成Y形接
产品的生产厂家简单使用密封胶把间隙周甩进行密法,保护相地过电压,另相间三只接成Δ形接法,保
封,没有做专门的密封设计,由于内部间隙有空气存护相间过电压。六只氧化锌避雷器的参数选择与标
在,过电压保护器动作时由于放电膨胀会产生“呼准单只氧化锌避雷器的参数完全一致,三只相对地
吸”现象,导致间隙与阀片受潮,时间一长就会造成氧化锌避雷器就是标准氧化锌避雷器的运行工况,
阀片老化,从而引发间隙和阙片被击穿,发生事故
三只相间氧化锌避雷器不承受接地故障时过电压的
产品运行中密封失效已成为这类产品事故率高的另作用,这使得相间