高压电力装置的过电压保护.PDF

高压电力装置的过电压保护
渫炭部重庆设计研究院(400042)龙世清
摘要阐述高压电力装置的过电压保护技术。如:对内过电压和非直配电机是否需要设
防;各种类型避雷器和保护电容的优选;旋转电机过电压保护完善化等。并对现行过电压保护规
范提出了修改意见。
关键词内过电压暂态过电压操作过电压直配电机非直配电机串联间隙氧化钟避
雷器过电压吸收器
过电压种类
电气设备在运行中承受的过电压,有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时由电磁振荡
电荷积聚而引起内部过电压炳种类型,按其产生原因可进行如下分类
直击雷过电压
雷电过电压{感应雷过电压
侵人雷电波过电压
长线电容效应
频过电压{不对称接地过电压(包括间歇电弧过电压
过电压
甩负荷
暂态过电压
线性谐振
谐振过电压{铁磁谐振
参数谐振
内过电压
开断电容器组
操作电容负荷过电压开断空截长线
关合(重合)空載长线
开断空载变压器
操作过电压
操作电感负荷过电压开断并联电抗器
开断高压旋转电机
解列过电压
现行《工业与民用电力装置的过电压保护设计电压损坏电气设备的事故时有发生,如真空断路器
规范》(CGB4-83)与建国初期的《电力设备过电压保的重燃过电压,高压电动机的操作过电压,电压互
护设计技术导则》相比较,在过电压保护方面的技感器的分频铁磁诸振过电压等。因此,对电气设备
术水平和技术风貌基本上没有改变,如使用阙型避有危害的一些内过电压应该设防。
雷器、管型避雷器、保护间隙等。对内过电压只路2器
为提及,容易为人们所忽视。在35kV及以下电力2.1最原始的雷电过压保护器件是保护间隙,在
网中虽然内过电压一般不超过4.0U(U,为最高工雷电过压时隙被击穿,电弧在角形间隙间上升拉
作相电压),但有些内过电压其陡波陡度却很大,长,当电压过零时熄弧。它一般由施工者制作,很
或者伴随有较大过电流产生,在实际运行中因内过难保证其动作特性精确稳定。
建筑电气2000年第1期
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2.2管型避雷器也是较为早期的避雷器产品,实
阀型避雷器按其阀片种类和有无间隙可分为三
为具有一定熄弧能力的保护间隙。它由内、外间隙大系列。
和纤维管组成,在雷电过压下,内、外间隙击穿,2.3.1碳化硅避雷器。因有串联间隙,能承受暂
除泄放雷电流外,还有工频短路电流通过,使管壁态过电压,但因碳化硅阀片性能较差,它有一些缺
纤维质气化,喷气熄弧,但在多次动作后管内径会陷。
增大,喷气时去游离作用降低,使动作特性变坏,
。碳化硅阀片组在电网相电压下要流过电流
可能出现难以熄弧情况,且受断流范围制约。生产达50A~250A(FS型为50A,HZ型为80A,FCD型
管型避雷器的厂家较少,有时选不到符合规格的产为250A),円惯称之为工频续流,即是说在电网相
品。过去之所以使用管型避雷器是因其价格便宜,电压下已进入避雷器动作区。因此,必须加串联间
并能限制入侵雷电波陡波陡度。
隙进行隔离,间隙还可以起切断续流和灭弧作用,
保护间隙和管型避雷器每次动作都伴随有短路按灭弧要求可能需由几十个甚至上百个小间隙串联
电流产生,使短路故障增多,影响电力网运行安组成,由于串联间隙数量多,击穿放电有延时积累
全。可用二功能串联间隙氧化锌(配电型)避雷器更效应,即产品样本所列预放电时间1.5y8~206
新换代,它有雷电陡波和幅值限制保护功能,且价它大于1s陡波头,对陡波响应迟缓,因此不能对
格也不贵,3~10kV的仅120元~220元一只。
陡波起保护作用;又因间隙关系,实际操作波动作
2.3阀型避雷器,按定义本身,碳化硅避雷器和曲线(操作种击放电电压值和操作冲击残压值)比国
氧化锌避雷器都可统称为阓型避雷器,由于出现年标规定操作波动作曲线高,对被保护设备不能满足
代的原因,不少人狭义地只把碳化硅避雷器称为阀绝缘配合要求,故无操作过电压保护功能,由于碳
型避雷器。按保护用途避雷器又可分为配电避雷化硅避雷器只有雷电幅值限压保护功能,所以它的
器、电站避雷器、电机避雷器、电机中性点避雷器保护功能不全
和并联补偿电容器避雷器等。它们各有其不同的保
b.碳化硅避雷器每次动作负載较重,它不仅
护水平,因此宜按电力网中各站点所要求的保护水泄放雷电流、还泄放工频续流造成能量浪费,每次
平,分别具体选用配电、电站、电机等避雷器,而动作总放电能量为单纯雷电泄能的10倍以上。
不再笼统地选用型避雷器。
c.动作负载较重,间隙容易烧损烧毛,影响
避雷器为过电压保护设备,它也同时是过电压保护动作特性的稳定,当冲击放电电压值下降得过
易损设备,避雷器本身也有过电压防护问题。如果多时,暂态过电压可能使避雷器损坏燝炸。动作负
过电压能量是有限的,经避雷器泄流后,过电压幅載重也直接影响避雷器寿命。
值衰减性,如雷电过电压和操作过电压,此时避2.3.2无间隙氧化锌避雷器。氧化锌阀片在电网
雷器能起到过电压泄流限压的保护作用;如果过电相电压下只有10pk~15A泄流通过,可认为过电
压能量是无限的(有工频能源补充或工频能源能自压动作后无续流,对各种浪涌过电压响应迅速,动
动转换成过电压能量),虽经避雷器泄流,但过电作无延时,具有陡波、雷电幅值和操作过电压保护
压幅值不衰减,如工频过电压和谐振过电压(统称功能,但它的参考电压U1m(即保护动作起始电
为暂态过电压)。当这种过电压进入避雷器的动作压)较低,仅为(2.22~2.56)Ux,由于暂态电压承
区时,势必长时连续动作,最终导致避雷器热崩受能力差,所以在运行中无间隙氧化锌避雷损坏
溃、损坏和爆炸。为此可通过加大其保护死区范爆炸率较高。
围,将全部暂态过电压限定在死区范围内,使避雷
高压压敏电阻也是一-种无间隙氧化锌的过电压
器免受其危害,有效措施是加串联间隙。避雷器死保护器件,它具有无间隙氧化锌避雷器相同的优点
区范围已包含全部暂态过电压的称之为暂态过电压和缺点,但其制造工艺和外壳封装却比避雷器简
承受能力强,反之称为暂态过电压承受能力差。申单。
联间隙只改变避雷器冲击放电电压值,却增大保护2.3.3串联间隙氧化锌避雷器。因有串联间隙具
动作区起始动作电压值,也就是加大保护死区范有承受暂态过电压的能力,同时因为氧化锌阀片不
围,它不影响避雷器放电残压值
靠间隙切断续流和灭弧,故间隙数量非常少,如
高压电力装理的过电压保护一一龙世清
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