吴志力 浙江省电力设计院,浙江杭州 310007
3~35 kV的非有效接地电网中,随着电气设备无油化的进展,真空断路器日益被广泛采用,它开断容量大、断弧能力强、动作快速、少维护、能运用于频繁操作的场所.而断路器的强制熄弧(截流)将产生过电压,一般情况下最大过电压不超过3.5p.u.,(对操作过电压而言,Um为系统最高电压),开断起动过程中的电动机,截流过电压可能超过4.0 p.u.,断路器重燃过电压可能超过5.0,对于开断激磁电流较大的变压器、并联电抗器、并联电容器等LC电路,由于截流时将引起1~几百千赫的高频振荡,也可能导致断路器的重燃,产生较高的过电压.通常降低这种操作过电压的措施是在断路器出口加装旋转电机用无间隙氧化锌避雷器或R-C阻容吸收器. 按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(KL/T620-1997)的规定,选择无间隙氧化锌避雷器时,其额定电压应满足1.25 Um,持续运行电压应满足Um的要求,这是系统单相地允许持续运行2 h的需要. 氧化锌伐片呈一非线性电阻特性,外施电压越高,阻值越小,同一标称放电电流下的残压也有不同,因此,有用于保护旋转电机、电容器组及变、配电站等类型,需要正确合理选择,有时甚至需要特殊订货. 现列举满足标准要求的氧化锌避雷器参数,如表1所示.
若按直流1mA参考电压的1.15倍作为吸收过电压的槛值,系统最高电压按国标为7.2 kV、12 kV、40.5 kV,则三个电压等级的吸收槛值电压分别3.13 p.u.、1.05 p.u.、2.7 p.u.,这个数字,表示对于3倍过电压而言,氧化锌避雷器是几乎不存在保护作用,一旦选用配电型的氧化锌避雷器,其吸收槛值电压可达4.5 p.u.,对于操作过电压,避雷器等于虚设. 如果为了满足持续运行电压,也有采用带间隙的氧化锌避雷器,则间隙的工频放电电压的大小决定了过电压的吸收槛值,如表2所示.
可知Y5C-7.6/27,Y5C-12.7/45的吸收槛值电压分别为3.84 p.u.和3.75 p.u.,高于无间隙的氧化锌避雷器,更何况操作过电压是一个暂态过程,实际放电电压将高于工频放电电压的幅值,表2中较高的冲击放电电压已经说明了这个问题. 真空断路器的初期都采用阻容吸收器,当时采用的是油浸式,体积大、易渗漏,之后氧化锌避雷器在工程中得到了应用,但当时没有注意到避雷器在系统单相接地时对持续运行电压参数的要求,根据避雷器的运行事故情况,1993年电力部安生司在《安全情况通报》十七期上,强调了无间隙氧化锌避雷器应能在最高线电压下持续运行的要求,(现已列入KL/T620行标中),对避雷器的参数选择提出了更高的要求.随着电容器制造技术的发展,吸收国外开关柜的经验,与真空断路器相配的干式R-C阻容吸收器问世,具有无油、体积小、重量轻、寿命长等优点,最主要的是由于电路中电容量的增加,振荡频率降低,过电压的幅值也降低,而电阻起阻尼振荡的作用,使能量消耗其中,按操作电压的计算方法,大致可抑制过电压在2 p.u.左右,能即时地有效地降低了相间及对地过电压,大大提高了系统的安全性. 阻容吸收器的选型也比较简单,可按额定电压选择,常用的电阻-电容值为100Ω-0.1 uf,有单相型、三相共体型,外形尺寸与氧化锌避雷器相近,安装使用方便. 氧化锌避雷器只能把操作过电压限制在较高的水平上,而阻容吸收器可以有效降低过电压. 现在国产真空断路器在使用上还时有重燃、过电压等情况,这与其过电压吸收器的选型是否正确有着密切的关系. 为此,建议: 1、装设避雷器的开关柜,其参数应按背后的行业标准,检查选型是否合理. 2、对电缆线路,并补装置及绝缘水平相对较低的高压电动机回路,为及时、有效地吸收高频振荡引起过电压,使用阻容吸收器作保护是比较鲜实模?/font>
参考文献:
[1] GB11032-1989,交流无间隙金属氧化物避雷器[S]. [2] DL/T804-2002,交流电力系统金属氧化物避雷器使用导则[S]. [3] DL/T5090-1999,水力发电厂过电压保护和绝缘配合设计技术导则[S]. [4] DL/T620-1997,交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].
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