串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的應(yīng)用

1、在335kv電力系統(tǒng)中串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的應(yīng)用劉曉強(qiáng) 何曉風(fēng) 劉慧潔王曉利二00九年六月在335kv電力系統(tǒng)中串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的應(yīng)用劉曉強(qiáng) 劉慧潔 何曉風(fēng) 王曉利摘要：本文從分析造成335kv電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的原因入手，討論無間隙金屬氧 化物避雷器的局限性及串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的可行性。關(guān)鍵詞：過電壓金屬氧化物避雷器無間隙串聯(lián)間隙引言金屬氧化物避雷器問世以來，被公認(rèn)為是當(dāng)代最理想的過電壓保護(hù)裝置。由 于氧化鋅材料具有十分有意的非線性伏安特性，因而可以設(shè)計(jì)成無間隙避雷器， 這就使得這種避雷器的結(jié)構(gòu)輕便、簡捷，同時(shí)乂避免了傳統(tǒng)的碳化硅避雷器因?yàn)?內(nèi)部平板火花間隙而存在的放電電壓

2、分散性的弊病，因此，無間隙金屬氧化物避 雷器得到了迅速的推廣。通過丫理論分析并經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明，在335kv屮性點(diǎn)非直接接地的電力系 統(tǒng)中，無間隙金屬諷化物避雷器的應(yīng)用遇到了挑戰(zhàn)，常因耐受不了內(nèi)部過電壓而 發(fā)生運(yùn)行事故，而在我國335kv電力系統(tǒng)，基木上是中性點(diǎn)非直接接地的電力系 統(tǒng)，為此，如何應(yīng)對這一挑戰(zhàn)就擺到我們的面前。一、335kv中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓分析1、線路投、切過電壓三相無載供電線路，在進(jìn)行投入與切斷操作中，由于三相斷路器動(dòng)、靜觸頭 的非同期性，可能造成系統(tǒng)中性點(diǎn)電位位移，而造成過電壓。2、系統(tǒng)單相接地過電壓在我國現(xiàn)行規(guī)程中允許中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地時(shí)運(yùn)行

3、一段時(shí) 間，此時(shí)，另兩相（非接地相）的相電壓，將升高至線電壓（升高1.73倍）3、線路甩負(fù)荷引起電壓升高當(dāng)長線路斷路器跳閘，由于線路電感與電容參數(shù)的效應(yīng)，也可使線路工頻電 壓升高。4、弧光接地過電壓當(dāng)線路發(fā)生單相弧光接地，出現(xiàn)對地的多次起弧或熄弧重復(fù)交替時(shí)，可引起 另兩相對地電容的振蕩，導(dǎo)致弧光接地過電壓。5、諧振過電壓諧振過電壓是中性點(diǎn)非接地系統(tǒng)出現(xiàn)最多的過電壓。引起諧振過電壓的因素 也比較多，如鐵磁諧振過電壓，電容效應(yīng)引起的線性諧振，又如激發(fā)、自保持、 翻相、諧波等非線性諧振；斷線諧振；參數(shù)諧振過電壓等。二、從無間隙金屬氧化物避雷器參數(shù)分析驗(yàn)證其能杏適應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的要求 以yh5ws-

4、17/50型金屬氧化物避雷器為例：1、yh5ws-17/50型避雷器參數(shù)避雷器額定電壓17kv （有效值）避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓13. 6kv （有效值）直流參考電壓（不小于）25kv操作沖擊殘壓42. 5kv （峰值）雷電沖擊殘壓50kv （峰值）陡坡沖擊殘壓57. 5 kv （峰值）通流容量（2ms/18次）100a（4/10p/s2 次）65ka0. 75ulma下池露電流（不大于）50 u a2、10kv中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)參數(shù)分析系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（ue）10kv系統(tǒng)最高電壓（um） um= （1.11.2） ue 1112kv系統(tǒng)最大運(yùn)行電壓（uo） uo= （1.05l.l）ue10. 5

5、llkv系統(tǒng)內(nèi)部過電壓：以發(fā)生比較頻繁，過電壓比較嚴(yán)峻的弧光接地過電壓為例?；」饨拥剡^電壓，非弧光接地相對地電壓可達(dá)到相電壓的3. 5倍。ug=3. 5xu0/1.73 ug： 22kv3、從避雷器的參數(shù)分析看其對10kv中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的適應(yīng)性。從系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求應(yīng)保證避雷器的參數(shù)：避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓應(yīng)滿足：uc=l. lum=13. 2kv而yh5ws-17/50型避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓為13. 6kv可以滿足要求。避雷器的額定電壓應(yīng)達(dá)到：ur=12. 5uc=l. 25x1. lum=16. 5kvyh5ws17/50型避雷器的額定電壓為17kv可以保證系統(tǒng)耍求。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地事

6、故時(shí)，避雷器仍能滿足系統(tǒng)要求。yh5ws型無間隙金 屬氧化物避雷器能夠滿足屮性點(diǎn)非接地系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，及按線電壓選擇的 避雷器在申相接地事故吋的參數(shù)要求。但是，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)內(nèi)部過電壓事故時(shí)，如弧光接地事故等，則該避雷器滿 足不了系統(tǒng)要求。因此在335kv中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，無間隙金屬氧化物避雷器常 因耐受不住電力系統(tǒng)屮出現(xiàn)的諸如弧光接地等諧振過電壓而致使其損壞。因而有 人建議在335kv中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)不主張使用無間隙金屬氧化物避雷器。在此背景下，一個(gè)新型的避雷器產(chǎn)品便應(yīng)運(yùn)而生。三、串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器，就是在一個(gè)無間隙金屬氧化物避雷器本體上， 再串

7、聯(lián)一個(gè)間隙而構(gòu)成。這個(gè)串聯(lián)間隙起什么作用呢？在傳統(tǒng)的碳化硅避雷器屮 串聯(lián)間隙奮絕緣、放電和火弧三個(gè)作用，而金屬氧化物避雷器由于氧化鋅材料具 有優(yōu)良的非線性伏安特性，可以合理的選擇電阻片參數(shù)限制工頻續(xù)流而不需要間 隙滅弧，此時(shí)間隙具有兩大作用：絕緣、放電。這兩個(gè)作用決定了間隙結(jié)構(gòu)的選 擇。1、串聯(lián)間隙的結(jié)構(gòu)形成采用外部單間隙結(jié)構(gòu)，電極形狀為球面，以空氣為絕緣介質(zhì)，以三支絕緣柱 支撐間隙電極材質(zhì)為低熔合金。2、串聯(lián)間隙避雷器主耍參數(shù)名稱：自動(dòng)脫離式有串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器型號：y115csx-17/38 型避雷器額定電壓：17kv （有效值）避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓13.6rv （有效值）工頻放電電壓

8、：2631kv （有效值）50kv （峰值）53. 1 55. 7kv （峰值） 38kv （峰值）5ka100a1.2/50 ms沖擊放電電壓:106kv/ u s波前沖擊放電電壓： 雷電沖擊殘壓（8/20 ys）:沖擊電流耐受（8/20 n s 20次） 方波電流耐受（2ms 18次）大電流沖擊耐受（4/10 us 2次） 65ka50 u a泄漏電流（15kv）3、串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器的特點(diǎn) 3.1由于有串聯(lián)間隙的存在，在系統(tǒng)正常工作電壓下，間隙隔離了系統(tǒng)電壓，阻止 電流流過避雷器，無續(xù)流解決了電阻片老化問題，延長了避雷器的使用壽命，減 少事故發(fā)生。3. 2當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓并超過放電

9、電壓值時(shí)，間隙放電，電阻片呈現(xiàn)低阻狀態(tài)，由 于電阻片的參數(shù)選擇比無間隙避雷器的殘壓低，所以保護(hù)性能好，增大了被保護(hù) 范圍。3. 3該避雷器的工頻放電電壓（2631kv）高于系統(tǒng)弧光接地時(shí)的過電壓（22kv）, 可以耐受該過電壓，可以可靠的在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)工作。3. 4該避雷器間隙為低熔點(diǎn)合金制造，當(dāng)避雷器一旦出現(xiàn)損壞情況時(shí)，該間隙可以 安全、可靠的使避雷器與系統(tǒng)脫離，系統(tǒng)可照常安全運(yùn)行。3. 5該大球面放電間隙可方便的調(diào)整避雷器的放電電壓值，并且電極表面電位分布 均勻合理。3.6該避雷器在參數(shù)上可兼顧配電型與線路避雷器的要求可以做到多功能，在結(jié)構(gòu) 上可當(dāng)支持絕緣子使用，可一物兩用。結(jié)語根據(jù)上述分析，我們認(rèn)為有串聯(lián)間隙的金屬氧化物避雷器是335kv （特別是10kv）中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中最理想的過電壓保護(hù)電器。作者簡介劉曉強(qiáng)：男，1973年6月出生，遼寧華隆電力科技有限公司總經(jīng)理，本科文化，髙級工程師，從事電器制造企業(yè)