組合式過(guò)電壓保護(hù)器在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘 要:本文通過(guò)分析無(wú)間隙及有間隙的組合式過(guò)電壓保護(hù)器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)，指出帶間隙的過(guò)電壓保護(hù)器的性能優(yōu)于無(wú)間隙的過(guò)電壓保護(hù)器，對(duì)其應(yīng)用提出參考意見。

關(guān)鍵詞:過(guò)電壓 避雷器 氧化鋅 間隙

中圖分類號(hào):TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2011)03(c)-0041-01

組合式過(guò)電壓保護(hù)器是一種新型過(guò)電壓保護(hù)裝置，主要應(yīng)用于35kV及以下電力系統(tǒng)中，廣泛適用于電力、冶金、化工、輕工等行業(yè)。用以限制雷電過(guò)電壓、真空斷路器操作過(guò)電壓以及電力系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的各種暫態(tài)過(guò)電壓，可有效地保護(hù)電動(dòng)機(jī)、變壓器、開關(guān)、電容器、電纜、母線等電力設(shè)備的絕緣不受損害，對(duì)相間和相地的過(guò)電壓均能起到可靠的限制作用。

1 常用的組合式過(guò)電壓保護(hù)器

(1)無(wú)間隙氧化鋅避雷器。無(wú)間隙氧化鋅避雷器與傳統(tǒng)的碳化硅避雷器相比，在保護(hù)特性、通斷能力和抗污穢等方面均有優(yōu)異的特性，其ZnO電阻片的非線性極其優(yōu)異，使其在正常工作下接近絕緣狀態(tài)，在過(guò)電壓狀態(tài)下瞬間導(dǎo)通泄放電流，從而保護(hù)設(shè)備的安全。但它保護(hù)殘壓較高，無(wú)法滿足在操作過(guò)電壓下頻繁動(dòng)作的要求，存在工頻老化和承受荷電率和熱穩(wěn)定條件的限制。

(2)帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器。帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器增加了串聯(lián)間隙，殘壓可以做的很低，如果火花間隙的放電電壓也很低，則可使避雷器既有很低的雷電過(guò)電壓和操作過(guò)電壓保護(hù)水平又不致因?yàn)樾孤╇娏髯栊苑至看笠约坝纱藥?lái)的劣化現(xiàn)象和功率損耗問(wèn)題。有串聯(lián)間隙的MOA與無(wú)間隙MOA相比，具有較高的耐受系統(tǒng)暫時(shí)過(guò)電壓能力，可在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)保證自身安全，而且具有較低的雷電沖擊放電電壓和殘壓水平，可以為絕緣水平比較弱的設(shè)備提供良好的保護(hù)。

2 帶串聯(lián)間隙的組合式過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

帶串聯(lián)間隙的氧化鋅避雷器由特殊間隙體和氧化鋅閥片(ZnO)組成，間隙結(jié)構(gòu)主要有四間隙、三間隙、菱形間隙、六間隙等。

(1)四間隙星形接法組合式過(guò)電壓保護(hù)器。四間隙過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)原理見圖(a)，由“A、B、C、D”四個(gè)完全相同的保護(hù)單元組成，每個(gè)單元都由放電間隙和ZnO電阻閥片構(gòu)成。在該保護(hù)器中采用ZnO電阻閥片和放電間隙相結(jié)合，使兩者互為保護(hù)。放電間隙使ZnO電阻閥片的荷電率為零，ZnO電阻閥片的優(yōu)異的非線性又使放電間隙動(dòng)作后立即熄弧、無(wú)截流、無(wú)續(xù)流，放電間隙不再承擔(dān)滅弧任務(wù)，使用壽命得到提高。在單相接地、間隙性弧光接地和諧振過(guò)電壓下可長(zhǎng)期安全運(yùn)行。其缺點(diǎn)是正常運(yùn)行時(shí)M點(diǎn)的電位為零電位點(diǎn)，在接地相中串聯(lián)放電間隙，會(huì)增加系統(tǒng)對(duì)地的雜散電容和間隙放電分散度，使工頻電壓分布不均，導(dǎo)致試驗(yàn)和安裝困難。

如圖1所示。

(A、B、C-三相電源，J1、J2、J3、J4、J5、J6-保護(hù)間隙，M-四個(gè)保護(hù)單元的公共點(diǎn)，RV1、RV2、RV3、RV4-保護(hù)單元中的氧化鋅閥片，G-接地點(diǎn))

(2)三間隙星形接法組合式過(guò)電壓保護(hù)器。三間隙過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)原理見圖(b)，由“A、B、C、D”四個(gè)保護(hù)單元組成其中“A、B、C”三個(gè)保護(hù)單元由放電間隙串聯(lián)ZnO電阻閥片組成，D保護(hù)單元由ZnO電阻閥片組成。其取消了接地保護(hù)單元間隙，相地保護(hù)采用單間隙，接地保護(hù)單元由純電阻性材料組成，在中心點(diǎn)受寄生電容和雜散電容等外界因素影響相對(duì)小。其相相過(guò)電壓由相間保護(hù)單元和接地保護(hù)單元共同完成，相相過(guò)電壓也是由兩個(gè)間隙來(lái)承擔(dān)。通過(guò)接地保護(hù)單元的調(diào)整可以使相相、相地工頻放電電壓值相同。缺點(diǎn)是相間工頻放電是兩個(gè)放電間隙的疊加，間隙放電分散度仍較大。

(3)菱形間隙組合式過(guò)電壓保護(hù)器。菱形間隙過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)原理見圖(c)，由一個(gè)菱形組合間隙“J1”和四個(gè)保護(hù)單元“A、B、C、D”組成。其不同點(diǎn)在于采用四個(gè)放電間隙組成一個(gè)正菱形間隙結(jié)構(gòu)，電極兩兩間距相等使相地與相間工頻放電值相同，將帶串聯(lián)間隙的三相組合式過(guò)電壓保護(hù)器放電間隙的數(shù)量減少到1個(gè)，從而降低了分布電容和雜散電容對(duì)放電數(shù)值的影響，相間過(guò)電壓和相地過(guò)電壓過(guò)程均由一個(gè)間隙完成。ZnO電阻閥片的密封受潮和防爆問(wèn)題得以解決。缺點(diǎn)是四個(gè)放電電極聯(lián)動(dòng)間隙難以調(diào)到合適間距，工藝上難保證間隙放電值的準(zhǔn)確性。

(4)六間隙組合式過(guò)電壓保護(hù)器。六間隙過(guò)電壓保護(hù)器結(jié)構(gòu)原理見圖(d)，由“J1、J2、J3、J4、J5、J6”六個(gè)間隙和“A、B、C、D”四個(gè)保護(hù)單元組成。相間和相地保護(hù)都只有一個(gè)間隙，相間過(guò)電壓和相地過(guò)電壓過(guò)程均由一個(gè)間隙和兩個(gè)ZnO電阻閥片完成。解決了放電回路中兩間隙疊加、保護(hù)分散度大、保護(hù)性能不穩(wěn)定的問(wèn)題。其缺點(diǎn)是安裝困難，體積大，成本高。

3 組合式過(guò)電壓保護(hù)器的選用

在選用組合式過(guò)電壓保護(hù)器時(shí)，首先要了解被選產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、ZnO電阻閥片和間隙的產(chǎn)品質(zhì)量、整體的絕緣性能和密封性能，同時(shí)必須了解其各性能指標(biāo)全部符合ZBK49005-90《交流有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器》的規(guī)定，滿足DL/T620-1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)在3～35kV電力系統(tǒng)中，宜優(yōu)先選用帶串聯(lián)間隙的組合式過(guò)電壓保護(hù)器。

(2)帶串聯(lián)間隙的組合式過(guò)電壓保護(hù)器采用復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)，相間殘壓水平較低，對(duì)相間和相地都有較好的過(guò)電壓保護(hù)作用，是電力系統(tǒng)較理想的過(guò)電壓保護(hù)裝置。

(3)菱形間隙及六間隙組合式過(guò)電壓保護(hù)器有良好的過(guò)電壓保護(hù)性能，但其可靠程度和安裝工藝有待進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

[1]李學(xué)思.三相組合式過(guò)電壓保護(hù)器[J].高電壓技術(shù).2003，3.

[2]ZBK49005-90交流有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器[M].1996.

[3]DL/T620-1997交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合[M].1997.

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