高压开关柜过电压保护器改造应用技术研究.pdf

媟矿规代化
2015率第6親
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高压开关柜过电压保护器改造应用技术研究
曹海龙
(山西晋神能源有限公司,山西忻州036500)
摘要带火花间隙的组合式过电压保护器,由于有间隙的存在,无法做直流1mA下的电压U1mw及
0.75Umo下的泄漏电流检测,只能做绝缘电阻与工频放电试验。也就不能从预防试验的角度来判断氧
化铧阀片是否受潮或老化。只能等其发生事故后退出运行,给用户单位带来巨大隐患。
关键词带放电间隙过电压保护器;老化;热崩溃
中图分类号:TM862文献标志码:B文章编号:1009-0797(2015)06-0098-02
1引言
现单相接地故障时,组合式产品的TOV耐受能力将
比单只氧化锌避雷器降低1/3,如果氧化锌避雷器按
过电压保护器又称组合式避雷器,是最近十多3.5p.u值来设计,则组合式产品只能达到2.3p.u。显
年出现的专用于35kV以下成套柜内,就近与真空开然,在中性点不接地系统中(一般最大过电压不超过
关配套的过电压限制设备,主要用于防止由真空开3.5pu),出现2.3p过电压的机率要比3.5pu高,这
关产生的操作过电压对电力设备的侵害,同时兼有是组合式过电压保护器事故率远高于单只氧化锌避
防雷的功能。可有效地保护母线、真空开关、电动机、雷器的主要原因,这也从实际运行中验证了这一点
发电机、电容器组等电力设备的绝缘不受损害,对相对于带串联间隙“四星形”接线中,加入火花间隙对
间和相对地的过电压均起到可靠的限制作用。从原氧化锌阀片单元进行了保护,使氧化锌电阻的荷电
理上讲一台三相组合式过电压保护器可起到六台普率为零,虽然提高了产品的使用寿命,但由于间隙的
通避雷器的作用。义安矿业部分变电站高压开关柜存在很难做到稳定且存在冲击系数,所以对高频的
装有“四星形”接线的过电压保抑器,每年雷雨季节来操作过电压起不到很好的限制作用。由于产品稳定
临前都对各变电站避雷器做一次预防性试验,试验合性得不到保证,间隙放电分散性大,所以产品在实际
格的投入运行,不合格的进行更换。但从近几年实际运行中故障率偏高,并容易造成事故扩大。
运行中发现,当系统出现单相接地引起故障时,几乎
都是这类组合式产品发生过崩溃,而单只氧化锌避雷
器完好。这也验证了许颖教授在“3~66kV交流无间
隙金属氧化物避雷器持续运行电压技术参数问题”
文中的描述,换言之,也就是在“四星形”接线中,4个
元件的额定电压为0.5倍标准单只避雷器的额定电
压,要保证“四星形”接线组合式过电压保护器可靠运
行,4个元件的额定电压要提高到0.662倍标准单只
避雷器的额定电压,保护水平提高到1.324倍,但
图1有间隙过电压保护器电气原理
TOV耐受能力与保抑水平形成了固有的矛盾,所以
(2)加入间隙的固有缺陷。过电压保护器由于火
两者不能两全,难以满足正常绝缘配合的需求。
花间隙的加入,使其保护特性不再由氧化锌电阻的非
2有间隙过电压保抱器存在的问题
线性特性决定,而是由间隙的放电特性所决定,这导
致过电压保护器相应速度远低于无间隙氧化锌避雷
(1)有间隙过电压保护器电气原理如图1所示,器,绝缘配合非常困难,大大降低了产品的保护性能。
从原理图可看出,这类产品为四柱式结构,采用“四由于有间隙的存在,在正常状态下氧化锌阀片无法形
星形”接法,2个单元分担运行电压,当1只单元损坏成监测回路,无法测试氧化锌阀片是否受潮或老化,
时会导致其他单元迅速损坏,这种连锁反应最终会只能等其发生事故后退出运行,给用户带来隐患。
导致相间短路使得事故扩大。对于无间隙“四星形”
(3)制造工艺复杂,产品稳定性得不到保证。制
接线中,阀片的荷电率较高,老化较严重,若简单沿造带间隙的组合式过电压保护器均采用套筒结构,间
用CB11032参数来设计“四星形”过电压保护器,出隙与阀片安置在环氧套筒里或塑料底盒里。这类产品
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的生产厂家简单使用密封胶把间隙周围进行密封,没用,这使得相间氧化锌避雷器比相对地氧化锌避雷器
有做专门的密封设计,由于内部间隙有空气存在,过有着更高的运行安全性和可靠性。这种新的组合方式
电压保护器动作时由于放电膨胀会产生“呼吸”现象,完全保持了无间隙氧化锌避雷器的优异特性,即时响
导致间隙与阀片受潮,时间一长就会造成阌片老化,应快,相间和相地为独立的氧化锌阀片单元组件,所
从而引发间隙和阀片被击穿,发生事故,产品运行中有氧化锌阀片单元独立运行,不会引起四柱式结构中
密封失效已成为这类产品事故率高的另一个原因。
的连锁效应;并通过环氧树脂真空浇注工艺解决了产
4)大部分用户单位未配置放电计数器或在线品的密封问题;没有了间隙的固有缺陷,不存在间隙
监测仪,运行中是否动作用户单位不清楚。如果配置放电电压受内外环境影响的问题;结构紧凑、运行可
了这些附件,动作次数也只能反映间隙的寿命,但是靠,外形及安装尺寸与“四星形”结构完全一样,易于
无法得知氧化锌阀片的老化及损坏情况。
实现在线监测及预防性试验,保证产品的运行安全性
3有间隙过电压保护器与单只无间隙氧化和可靠性。义安矿业从2012年开始对部分变电站改
锌避雷器的预防试验项目比较
造更换为一特六柱全相双安全保护装置,到目前运行
状况平稳,没有出现任何异常现象。
表1·有间隙过电压保护器与单只无间隙氧化锌
避雷器的预防试验项目
序号试验项目
有间隙(无并联电阻)无间隙
漸量绝缘电阻(MΩ)
2测量直流1mA参考电压UlmA(kV)
3测量75% LIRA下泄漏电流(μA)
测量工频放电电压(kV
能做绝缘电阻与工频放电试验,严禁做直流1m会5结と2六桂全相双安全保护装置
说明:有间隙严禁做直流1mA参考电压试验;尤间隙严禁做工频放电电压试验。
从表1可以看出,过电压保护器加入间隙后,只
考电压及0.75Um下的泄漏电流试验,即无法判别
(1)目前市场上的主流产品为采用“四星形”接
氧化锌阀片的好坏。过电压保护器做工频放电试验法的带间隙组合式过电压保护器,即“采用3台避雷
原理是取三次放电电压的平均值与出厂安装使用说器星形连接后经第4合避雷器接地的接线方式”,其
明书的技术参数值进行比较,在合格范围内就判定保护效果差,事故率高
正常。但是该项试验的本质就是做了一下间隙的动
(2)“四星形”接法的组合式过电压保护器,无论
作电压,与氧化锌阀片的泄漏电流无任何联系。假设是否有间隙,在单相接地故障时,过电压耐受能力较
过电压保护器氧化锌阀片已经受潮或老化,但放电差,难以满足正常绝绿配合的需求。
间隙正常,做频放电试验也会合格,此时的过电压
保护器就像被贴了合格证的定时炸弹在高压开关柜参考文献:
中运行,一且发生过电压时就会使过电压保护器出[リ许颖3~66kV交流无间隙金属氧化物避雷器持续运行电
现热崩溃甚至爆炸事故。由于放电间隙的存在,目前
压技术参数问题叭电网技术,1996(6)35-39.
还没有任何试验手段对过电压保护器氧化锌阀片进2」艾建红,康定增,等.组合式过电压保护器发展动态!电
行检测,也无法预知过电压保护器何时发生事故。
力设备,2012,15(10):24-27
4改造措施
[3]艾建红,康定增等.“四星形”组合式避