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浅谈真空开关的操作过电压及其防护
xiao_xiao1 发表于 2009/8/11 10:38:39 895 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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真空断路器在开断电动机等感性负载时产生的波陡度很大,幅值很高,直接威胁感性负载的匝间绝缘,是造成电动机等设备损坏的重要原因之一,故对真空断路器操作过电压抑制措施进行研究是必要的,只有采取适当的保护措施,从降低过电压幅值和波陡度(du/dt)这两方面考虑,就能有效抑制或减轻其危害,这对广泛推广真空断路器的应用将起到积极的推动作用。目前抑制过电压的措施有两种,一种是限制过电压幅值的避雷器,另一种是降低过电压振荡频率的阻容(R——C)过电压吸收器。
一、氧化锌避雷器(MOA)。
众所周知,这种避雷器主要优点是具有非常优良的非线性伏安特性,续流小,残压低,体积小,重量轻,安装方便。但传统的无间隙MOA在运行中存在以下弊病:
1)热老化问题;
2)为降低放电后残压值,其持续运行电压选择偏低,当出现单相接地运行时其承受√3倍的相电压,致使荷电率上升,易损坏甚;
3)冲击放电电压和相间残压值偏高,不利于保持设备的相间绝缘。针对以上问题,一些厂家已推出有带间隙的氧化锌避雷器,笔者认为在选用上应优先考虑。
1、带串联间隙的MOA。这种避雷器与传统的阀式避雷器结构差不多或基本相同。由于氧化锌阀片具有非常优良的非线性伏安特性,续流非常小,一般在1mA以下,可以认为无续流,另外,由于有串联间隙存在,在正常运行电压下,氧化锌可以不加考虑。另外这种MOA的残压值较低,可用于电力变压器等耐压水平较高的设备的过电压防护。
配电用带串联间隙MOA和无间隙MOA的参数比较举例:
类别 型号 系统额定电压 持续运行电压 标称电流下最大残压 比较
无间隙 Y5WS-7.6 6 4 34.5 >29.694
Y3WD-12.7 10 6.6 57.5 >42.42
有间隙 Y5CS-7.6 6 4 27 <29.674
Y5CS-12.7 10 6.6 45 >42.42
注: 变压器绝缘耐压试验标准(峰值): 29.694kV(Un=6kV),42.42kV(Un=10kV)
2、带并联间隙的MOA。带并联间隙的结构是将阀片分为主阀片RI和并联阀片R2,R1和R2串联,在R2上有并联间隙G。在正常电压下,G不放电,电压加在R1和R2上,运行安全可靠,过电压作用时,避雷器上的残压还未达到技术条件规定值之前,G放电,R2被短路,避雷器的残压完全由R1上的残压所决定,所以残压比较低,保护性能也比较好,用于保护电动机是适宜的。
3、保护旋转电机用并联间隙MOA与无间隙MOA的参数比较:
类别 型号 电机额定电压 持续运行电压 标称电流下最大残压 比较
无间隙 Y3WD-7.6 6.3 4 19 >18.382
Y3WD-12.7 10.5 6.6 31 >29.694
有间隙 Y3BD-7.6 6.3 4 16.2 <18.382
Y3BD-12.7 10.5 6.6 26.4 <29.694
注: 高压电机绝缘耐压试验标准(峰值): 18.382kV(Un=6.3kV),29.694kV(Un=10.5kV)
二、阻容保护器。
阻容保护器是一种保护效果较好的措施,只要阻容参数选择妥当,就可降低恢复电压上升陡度,降低振荡频率,减少负载波阻抗,就能有效降低过电压幅值。电容C的作用,除可降低过电压幅值外,主要用以减缓过电压上升陡度,因为这种过电压在极短时间内发生,du/dt很大,容易造成电机进线绕组匝间击穿。所以要降低匝间电压并使匝间电压分布均匀。另外达到降低波阻抗,降低截流过电压之目的。电阻R则起消耗高频振荡电能,抑止截流过电压幅值的作用。由于负载等效电感和开关的截流值等参数难以查找和实测,难以准确选择阻容参数。根据经验,一般吸收电容选0.1~0.3μF/相,吸收电阻选100~200Ω/相,功率以不小于100W为宜。但值得注意的是,如果R、C阻容参数选择不当,不但起不到保护作用,反而会起消极作用,甚至会导致过电压幅值倍增,在小电流接地系统中,单相接地短路因R——C保护器电容电流太大而招致系统馈电回路跳闸。因此在选R——C电压幅值抑止器时应谨慎小心。
综上所述,对于操作过电压若采用避雷器保护方案,应优先用带有间隙的MOA,选带有串联间隙的MOA保护变压器,选带有并联间隙的MOA保护电机。若有条件,采用避雷器和R——C过电压吸收器同时并用的保护方案是最为完善的,虽然初期投资大些,可这总比损失一台设备的费用要少得多。