组合式过电压保护器是一种新型过电压保护装置, 主要应用于35kV及以下电力系统中, 用以限制雷电过电压、真空断路器操作过电压以及电力系统中可能出现的各种暂态过电压, 可有效地保护电动机、变压器、开关、电容器、电缆、母线等电力设备的绝缘不受损害, 对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。真空断路器装置目前的广泛应用, 使人们对由于操作过电压引起的危害越来越重视, 而组合式过电压保护器的种类较多, 使我们在应用选择上有很大的空间, 但同时又会使我们选择更为慎重。本文旨在探讨真空断路器装置中组合式过电压保护器 (组合式氧化锌避雷器) 的选用问题。
1 组合式过电压保护器间隙结构和特点
组合式过电压保护器分无间隙和有带串联间隙两种, 本文主要探讨带串联间隙氧化锌避雷器。组合式氧化锌避雷器由特殊间隙体和氧化锌阀片 (ZnO) 组成, 根据生产厂家技术方案不同, 间隙结构也不同, 间隙主要有四间隙、三间隙、菱形间隙 (单间隙) , 六间隙等, 同时间隙上有并联电阻和无并联电阻两种。间隙的不同技术特点也不同。
1.1 四间隙星形接法组合式过电压保护器
由四个完全相同的保护单元组成过电压保护器, 每个单元都有放电间隙和ZnO电阻片构成, 其接线原理图见图一所示。
在该保护器中采用ZnO和放电间隙相结合使两者互为保护。放电间隙使ZnO的荷电率为零, ZnO的优异的非线性又使放电间隙动作后立即熄弧、无截流、无续流, 放电间隙不再承担灭弧任务, 冲击系数可以达到1, 放电电压值不随放电波形变化而变化, 因而使用寿命得到提高。该接线方式可将相间过电压大幅度降低, 与常规的M O A相比, 相间过电压下降60%~70%。在单相接地、间隙性弧光接地和谐振过电压下可长期安全运行。由于相相、相地都是双间隙, 每个间隙承担1/2工频放电电压, 在正常情况下中心点电位是“零”, 则由相间隙承担工频电压同时对地存在寄生电容, 寄生电容的存在会使实际放电值出现不稳定。
1.2 三间隙星形接法组合式过电压保护器
由三个间隙和四个单元组成过电压保护器, 其接线原理图见图二所示 (见图1、图2、图3) 。
其结构与四间隙不同点在于取消了接地保护单元间隙, 相地保护采用单间隙, 接地保护单元由纯电阻性材料组成, 在中心点受寄生电容和杂散电容等外界因素相对小。相相过电压时由相间保护单元和接地保护单元共同完成, 相相过电压也是由两个间隙来承担。通过接地保护单元的调整可以使相相、相地工频放电电压做成一样。
1.3 菱形间隙星形接法组合式过电压保护器
由一个菱形间隙和四个单元组成过电压保护器, 其接线原理图见图三所示。
其结构与四间隙星形接法不同点在于采用了菱形间隙结构, 将带串联间隙的三相组合式过电压保护器放电间隙的数量降到1, 从而降低了分布电容和杂散电容对放电数值的影响, 相间过电压和相地过电压过程均由一个间隙完成。由于间隙和ZnO可以分别装置, 这样ZnO可直接和外壳材料热压铸在一起, 使阀片周围空腔几乎不存在, 在ZnO的密封受潮和防爆问题解决的比较好。
1.4 间隙并联高压电阻
间隙上并联了一个高压电阻, 在工频时, 间隙的容抗远大于并联电阻的阻抗, 间隙两端的电压取决于电阻的分压值。在冲击时, 由于波前很陡, 其等值频率远高于工频, 此时间隙的容抗远小于阻抗, 电压分布由容抗决定, 故不受并联电阻的影响。
2 组合式过电压保护器的选用
在选用组合式过电压保护器时, 首先要了解被选产品结构特点、ZnO电阻片和间隙的产品质量、整体的绝缘性能和密封性能, 因为产品的制造质量是至关重要的。同时必须了解其各性能指标全部符合ZBK49005-90《交流有串联间隙金属氧化物避雷器》的规定, 满足DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》标准的要求。
3 投运前的检测
为防止有意外因素对产品的损坏, 在避雷器投运之前, 应进行试验及定期检测。试验应在“相对相”间及“相对地”间进行, 测量次数为三次, 求其平均值。每二次试验的时间间隙不小于10S, 放电后子0.2S内切断工频电源。试验时可在试验变压器旁边串联一只10A以上的电流表, 观察电流值, 当电流发生突变时, 表明试品已放电, 此刻的电压值即为工频放电电压值。若现场有条件, 可通过高压测试仪直接读取脉冲电电压值。每3-4年应做一次工频放电试验的常规检测。
电力设备预防性试验规程规定:35kV及以下的MOA避雷器用2500V兆欧表测量, 其绝缘电阻不低于1000MΩ。
对无间隙M O A避雷器还要测量1 m A (直流) 时的临界动作电压U 1 m A和7 5%U 1 m A直流下的泄露电流, 测量的U1mA主要是检查其阀片是否受潮, 确定其动作性能是否符合要求。U1mA实测值与初始值或制造值相比, 其变化不应大于5%, U1mA过高使保护电气设备的绝缘裕度降低, U 1 m A过低使M O A避雷器在各种操作和故障的瞬态过电压下发生爆炸, 测量75%U1mA下的直流泄露电流, 主要检测长期允许工作电流的变化情况。规程规定, 75%U1mA下的泄露电流不大于50μA。
4 结语
组合式过电压保护器因采用复合绝缘结构, 相间残压水平较低, 对相间、相地都有比较好的过电压保护作用。特别是对开关柜内受安装尺寸影响的场所, 相对单体式避雷器来说, 结构更为紧凑, 其优越性更为突出, 非常适合高压开关柜内使用。目前组合式的氧化锌避雷器可靠程度还在不断完善, 各生产厂家制造工艺水平存在差异, 因此在选用时首先是讲究产品质量。组合式过电压保护器的技术参数选择也是非常重要的, 参数的不同保护程度也不同, 因此在不同的应用场合应合理选择其参数。
摘要：本文介绍了适合于真空开关装置的组合式避雷器的各自结构和特点, 并对其技术参数的选用要求和投运前试验进行了阐述探讨。
关键词：组合式避雷器,特点结构,参数选用,投运试验