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    淺談?wù)婵臻_關(guān)的操作過電壓及其防護(hù)

    斷路器的操縱過電壓是因?yàn)殡娐分写嬖陔姼须娙輧?chǔ)能元件,在開關(guān)操縱瞬間開釋出能量,在電路中產(chǎn)生電磁振蕩而引發(fā)的。而真空斷路器因?yàn)榫哂懈咚贉缁∧芰Γ诙陆仉娐窌r(shí),往往在電流過零前被強(qiáng)行開斷,在斷弧瞬間蘊(yùn)藏在負(fù)載內(nèi)的電感與電容之間的電磁能量轉(zhuǎn)換將在負(fù)載上產(chǎn)生過電壓,這比一般斷路器要凸起,尤其在最先斷開相觸頭間,有可能因過電壓引起電弧重燃,而產(chǎn)生更大的過電壓。在感性負(fù)載中,這種過電壓幅值高,上升陡度快,頻率也高,這無疑對(duì)電念頭等感性負(fù)載的絕緣是十分危險(xiǎn)的,總之,真空斷路器無論泛起那種過電壓都會(huì)對(duì)設(shè)備不利,嚴(yán)峻地威脅著安全出產(chǎn)運(yùn)行。
      真空斷路器在開斷電念頭等感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的波陡度很大,幅值很高,直接威脅感性負(fù)載的匝間絕緣,是造成電念頭等設(shè)備損壞的重要原因之一,故對(duì)真空斷路器操縱過電壓按捺措施進(jìn)行研究是必要的,只有采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施,從降低過電壓幅值和波陡度(du/dt)這兩方面考慮,就能有效按捺或減輕其危害,這對(duì)廣泛推廣真空斷路器的應(yīng)用將起到積極的推動(dòng)作用。目前按捺過電壓的措施有兩種,一種是限制過電壓幅值的避雷器,另一種是降低過電壓振蕩頻率的阻容(R——C)過電壓吸收器。
    一、氧化鋅避雷器(MOA)。
    眾所周知,這種避雷器主要長(zhǎng)處是具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性,續(xù)流小,殘壓低,體積小,重量輕,安裝利便。但傳統(tǒng)的無間隙MOA在運(yùn)行中存在以下弊病:
       1)熱老化題目;
       2)為降低放電后殘壓值,其持續(xù)運(yùn)行電壓選擇偏低,當(dāng)泛起單相接地運(yùn)行時(shí)其承受√3倍的相電壓,致使荷電率上升,易損壞甚;
       3)沖擊放電電壓和相間殘壓值偏高,不利于保持設(shè)備的相間絕緣。針對(duì)以上題目,一些廠家已推出有帶間隙的氧化鋅避雷器,筆者以為在選用上應(yīng)優(yōu)先考慮。


    1、帶串聯(lián)間隙的MOA。這種避雷器與傳統(tǒng)的閥式避雷器結(jié)構(gòu)差未幾或基本相同。因?yàn)檠趸\閥片具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性,續(xù)流非常小,一般在1mA以下,可以以為無續(xù)流,另外,因?yàn)橛写?lián)間隙存在,在正常運(yùn)行電壓下,氧化鋅可以不加考慮。另外這種MOA的殘壓值較低,可用于電力變壓器等耐壓水平較高的設(shè)備的過電壓防護(hù)。
    配電用帶串聯(lián)間隙MOA和無間隙MOA的參數(shù)比較舉例:
    種別 型號(hào) 系統(tǒng)額定電壓 持續(xù)運(yùn)行電壓 標(biāo)稱電流下最大殘壓 比較
    無間隙 Y5WS-7.6 6 4 34.5 >29.694
    Y3WD-12.7 10 6.6 57.5 >42.42
    有間隙 Y5CS-7.6 6 4 27 <29.674
    Y5CS-12.7 10 6.6 45 >42.42
    注: 變壓器絕緣耐壓試驗(yàn)尺度(峰值): 29.694kV(Un=6kV),42.42kV(Un=10kV)


    2、帶并聯(lián)間隙的MOA。帶并聯(lián)間隙的結(jié)構(gòu)是將閥片分為主閥片RI和并聯(lián)閥片R2,R1和R2串聯(lián),在R2上有并聯(lián)間隙G。在正常電壓下,G不放電,電壓加在R1和R2上,運(yùn)行安全可靠,過電壓作用時(shí),避雷器上的殘壓還未達(dá)到技術(shù)前提劃定值之前,G放電,R2被短路,避雷器的殘壓完全由R1上的殘壓所決定,所以殘壓比較低,保護(hù)機(jī)能也比較好,用于保護(hù)電念頭是相宜的。


    3、保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用并聯(lián)間隙MOA與無間隙MOA的參數(shù)比較:
    種別 型號(hào) 電機(jī)額定電壓 持續(xù)運(yùn)行電壓 標(biāo)稱電流下最大殘壓 比較
    無間隙 Y3WD-7.6 6.3 4 19 >18.382
    Y3WD-12.7 10.5 6.6 31 >29.694
    有間隙 Y3BD-7.6 6.3 4 16.2 <18.382
    Y3BD-12.7 10.5 6.6 26.4 <29.694
    注: 高壓電機(jī)絕緣耐壓試驗(yàn)尺度(峰值): 18.382kV(Un=6.3kV),29.694kV(Un=10.5kV)


    二、阻容保護(hù)器。
      阻容保護(hù)器是一種保護(hù)效果較好的措施,只要阻容參數(shù)選擇妥當(dāng),就可降低恢復(fù)電壓上升陡度,降低振蕩頻率,減少負(fù)載波阻抗,就能有效降低過電壓幅值。電容C的作用,除可降低過電壓幅值外,主要用以減緩過電壓上升陡度,由于這種過電壓在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生,du/dt很大,輕易造成電機(jī)進(jìn)線繞組匝間擊穿。所以要降低匝間電壓并使匝間電壓分布平均。另外達(dá)到降低波阻抗,降低截流過電壓之目的。電阻R則起消耗高頻振蕩電能,抑止截流過電壓幅值的作用。因?yàn)樨?fù)載等效電感和開關(guān)的截流值等參數(shù)難以查找和實(shí)測(cè),難以正確選擇阻容參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般吸收電容選0.1~0.3μF/相,吸收電阻選100~200Ω/相,功率以不小于100W為宜。但值得留意的是,假如R、C阻容參數(shù)選擇不當(dāng),不但起不到保護(hù)作用,反而會(huì)起消極作用,甚至?xí)?dǎo)致過電壓幅值倍增,在小電流接地系統(tǒng)中,單相接地短路因R——C保護(hù)器電容電流太大而招致系統(tǒng)饋電回路跳閘。因此在選R——C電壓幅值抑止器時(shí)應(yīng)謹(jǐn)嚴(yán)小心。
    綜上所述,對(duì)于操縱過電壓若采用避雷器保護(hù)方案,應(yīng)優(yōu)先用帶有間隙的MOA,選帶有串聯(lián)間隙的MOA保護(hù)變壓器,選帶有并聯(lián)間隙的MOA保護(hù)電機(jī)。若有前提,采用避雷器和R——C過電壓吸收器同時(shí)并用的保護(hù)方案是最為完善的,固然初期投資大些,可這總比損失一臺(tái)設(shè)備的用度要少得多。

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