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几种过电压保护器原理及介绍

来源:登瑞电气    发布于:2013-10-26 11:03:05    点击:295    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

几种过电压保护器原理及介绍
随着科技的进步,真空断路器在电网中得到了广泛使用。但是真空断路器在操作时极易产生危险的操作过电压,特别是相间过电压,造成的损失巨大,这已引起人们的高度重视。目前,用于过电压保护的主要装置为无间隙氧化锌避雷器,其接线方式通常是在3个相线与地线之间各接1台氧化锌避雷器,用这种方法来限制操作过电压,效果不理想,对相间操作过电压的限制更是无能为力。为了提高电力系统的运行可靠性,降低输电设备的绝缘水平,减少配电装置的尺寸,适应紧奏型输电线路的发展,需要有效地限制相间过电压。因此,应用带有相间过电压保护功能的组合式过电压保护器有迫切的需求。35kV及以下的中性点非有效接地系统中,国内外出现了多种组合式过电压保护装置,现将几种典型的产品简单分析如下。
1 “H"型接线的组合式过电压保护器
20世纪80年代初,前苏联已开发出一种采用“H” 形接线方式。减少了配电装置的绝缘距离,运行情况良好,能够有效地限制相间过电压的G氧化锌避雷器。但其工艺结构较为复杂,现场安装工作量较大为了更好地分析其工作原理,由于考虑到荷电率和热平衡的条件,决定了普通氧化锌避雷器的残压为A,“H” 形接线的G氧化锌避雷器的相对地保护残压为At+A。=A,他们是相同的。它们MOV的荷电率及热
平衡条件也是一样的,但在相间保护时,在两异极性过电压的作用下,使用普通氧化锌避雷器时残压为2A,而使用H形接线的G氧化锌避雷器,则在三相G氧化锌避雷器的A。与A。的连接点通过放电间隙G相连, 当相间过电压超过间隙G的击穿电压时,G击穿放电将两极在中段连接,从而使相间保护残压降低,2A 、A 值越小,则相间过电压越低。(在相间保护动作时它的接线就等效成三相四星形的接线方式,如图2所示)。随着相间保护残压的降低,它吸收的能量也越大,计算公式如下:,l=,(1+0.2y+1.6y )其中 ,。为流过A。的电流2为流过A的电流。Y=A0/(A-+A0)=A0/A,此式适于Y≤0.3的情况。在该方案的相间保护设计中,相间过电压的保护倍数应满足:2K(1一Y)≤ ,即:1一硒/2K≤Y,K为保护器相对地的过电压保护倍数。使两个串联间隙放电时的相问过电压倍数与 的关系是:‰ j×Y=2 。(注意Y的值不能太大)
 
2 带串联间隙的全对称三相四星形
接法的TBP过电压保护器在1994年左右,我国出现了一种由4个完全相同的保护单元组成,采用四星形接法的组合式过电压保护器,它的每个保护单元均由放电间隙串联MOV构成,该产品出现时,我国正处于真空断路器大力推广应用时期,该过电压保护器被作为真空断路器的操作过电压保护器而大量使用。经过几年的运行,发现该产品稳定性能较差,安全性也达不到要求,曾多次发生误动,甚至自爆炸的事故,给电力系统安全运行埋下了极大的隐患。以下分析其安全与稳定性能。
2.1 安全性
为了解决氧化锌避雷器在应用中的荷电率及热平衡问题,降低残压,该过电压保护器在每个保护单元中都串联了放电间隙,为了相地和相间都具有保护功能,它将4个单元都连接到一起组成放射状的4条支路。我们知道,间隙元件在运行时必须要保证一定的工频放电电压值,工频放电电压的高低决定G氧化锌避雷器安全承受工频电压的能力,它是整个装置最重要的安全性能指标,同时也是保护性能的决定性参数之一。为了产品安全可靠,工频放电电压应该越高越好,但是,随着工频放电电压的升高,其冲击放电电压必然也会升高,保护性能也就降低了,安全性能和保护性能是相互矛盾的。作为有串联间隙的氧化锌避雷器的设计,合理地选取间隙的工频放电电压是非常关键的。假设该产品的工频放电电压为 , 它所对应的工频电压承受能力为 (即保护器的额定电压), 由于TBP过电压保护器所有的参数均为两个保护单元相互叠加之和, 即每个间隙的工频放电压为1/2Uc,对应每个间隙所能承受的工频电压为1/2Uo。在正常运行时, 由于U、V、W三相电源基本是平衡的,保护器的4条支路完全对称,那么M点的电位应该是“零” ,也就是说实际工频电压 是由和电网电源连接的3个保护单元各自独立承担,即间隙J2根本就没有承担工频电压,而间隙J1上承担的实际工频电压为 。所以该产品的工频电压承受能力严重不足,安全性根本就达不到要求,这就是多次发生爆炸的主要原因。
2.2 稳定性
由于该过电压保护器特殊的结构形式,其中心点(底部)相互连接在一起,且对地绝缘。为了紧固和连接,采用了大量的金属材料,使中心点M对地形成较大的寄生电容,中心点M对地的放电特性是由间隙c 和寄生电容C。共同作用的。间隙的电容量和放电值成反比关系,即电容量越大,放电值越低,而这时寄生电容C。的电容量比放电间隙G4的电容量大许多,故寄生电容G0严重影响M点对地的实际放电值。由于C。值很不稳定,它极易受到安装位置、安装夹具材料以及周围其它设备的影响,整个产品的保护性能也就不稳定,其结果是在实际运行中容易发生误动。另外,由前面的分析知道,中心点M与地之间被间隙“隔离” 开来,M点的电位实际是由u、v、w 三相电位决定的,是一个悬浮的“自由电位点” ,它随着电网的波动而波动,用它作为间隙放电的基准电位参考点,结果导致了间隙实际放电动作值的不稳定。
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