過電壓保護器使用現(xiàn)狀分析

閆 科,嚴國慶,顧光鎰,陳勇虎,曹學(xué)臣

(甘肅金昌奔馬農(nóng)用化工股份有限公司,甘肅 金昌 737000)

過電壓保護器使用現(xiàn)狀分析

閆 科,嚴國慶,顧光鎰,陳勇虎,曹學(xué)臣

(甘肅金昌奔馬農(nóng)用化工股份有限公司,甘肅 金昌 737000)

講述了氧化鋅避雷器事故率低的原因,分析了串聯(lián)間隙存在的弊端。

避雷器;在線監(jiān)測;串聯(lián)間隙;事故隱患

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電網(wǎng)愈加復(fù)雜和龐大,受到過電壓的侵害的幾率也越來越高,針對大氣過電壓的防治,目前國內(nèi)外主要使用金屬氧化物避雷器(氧化鋅避雷器),其具有殘壓低、無續(xù)流、動作時延小、通流容量大等優(yōu)點,在限制大氣過電壓方面起到較大的作用,得到了大面積的使用。因氧化鋅材料本身的特點,每年的淘汰率居高不下,上世紀90年代初的統(tǒng)計數(shù)據(jù)約為5%(相/每年),近期隨著氧化鋅閥片質(zhì)量的提高,淘汰率降到了2%(相/每年),產(chǎn)品的事故率卻不高,基本上在0.18%(相/每年)左右,110 kV及以上的避雷器事故率更低,究其根本原因,主要是因為每年的預(yù)防性試驗可以檢測出大批量不合格的產(chǎn)品,而且高電壓等級的避雷器安裝在線監(jiān)測儀可以實時監(jiān)測產(chǎn)品的好壞,從而可以避免很多事故的發(fā)生,將問題在萌芽狀態(tài)下處理掉,確保電力系統(tǒng)供電安全。

隨著真空斷路器的使用,取代原先的少油開關(guān),相比較而言,滅弧能力得到了強大的提升,但隨之而來的操作過電壓幅值也提升了數(shù)倍,因此防治操作過電壓的產(chǎn)品也進入電力系統(tǒng)。使用最為普遍的帶間隙三相四柱組合式過電壓保護器,在中性點不接地中壓輸配電系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用的歷史已近20年。它的一些突出優(yōu)點已在多篇文章中得到了充分的論述。如發(fā)表于2002年第3期《防爆電機》的“真空斷路器操作過電壓分析及限制措施”一文中指出:

1)在 TBP中采用間隙,使氧化鋅和間隙互為保護,間隙使氧化鋅荷電率為零。

2)不存在老化問題,氧化鋅良好的伏安特性又使間隙放電后無截波、無續(xù)流,間隙不再承擔(dān)滅弧任務(wù),提高了壽命。

3)TBP通過改善間隙的結(jié)構(gòu)及合理選擇間隙之間的介電系數(shù),使沖擊系數(shù)接近于1。

4)TBP采用四星形接線方式,可大大降低相間過電壓,與常規(guī)氧化鋅避雷器相比相間過電壓下降了60%～70%,保護的可靠性大為提高。另外,相間及相對地的保護水平相同,保護電壓值低,可將操作過電壓可靠限制在被保護設(shè)備的絕緣允許范圍內(nèi)。(TBP為某帶間隙三相四柱組合式過電壓保護器的型號)。

這些優(yōu)點許多論文多次摘錄,也有著讓人信服的理由,但是就是因為有了間隙的存在,也引發(fā)了一些其他的問題。

首先,間隙的存在,切斷了氧化鋅閥片與電力系統(tǒng)的聯(lián)系,同時也切斷氧化鋅閥片與監(jiān)測設(shè)備和檢測設(shè)備的聯(lián)系。1臺帶串聯(lián)間隙的過電壓保護器從組裝結(jié)束后,一直到產(chǎn)品發(fā)生事故,沒有辦法測出氧化鋅是否老化,是否受潮,是否損壞,也就沒有辦法保證產(chǎn)品的安全運行,正常的預(yù)防性試驗只是檢測工頻放電電壓,這個檢測項目只能檢測間隙的狀態(tài),除非間隙發(fā)生重大形變,否則這個檢測項目作為預(yù)防性試驗便一點意義也沒有。在線監(jiān)測儀也失去了作用,由此引發(fā)的問題是,在企業(yè)的電力系統(tǒng)內(nèi)所有的帶串聯(lián)間隙的過電壓保護器都會以爆炸而結(jié)束自己在系統(tǒng)內(nèi)的使用壽命。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前在使用的帶串聯(lián)間隙的過電壓保護器有40多萬臺,而且這個數(shù)量還在增加,企業(yè)的電力系統(tǒng)處于極不安全的狀態(tài)。

其次,因為間隙不承擔(dān)滅弧能力,因此間隙的制造工藝較差,通流能力極弱,正常檢測時的工頻放電電壓試驗都會造成間隙表面灼傷,可想而知,在過電壓的情況下間隙會發(fā)生什么樣的變化,在強電流下,金屬分子游離,噴射在支撐間隙的高壓瓷環(huán)上,導(dǎo)致高壓瓷環(huán)表面短路,導(dǎo)致氧化鋅閥片直接串接到系統(tǒng)中,因其結(jié)構(gòu)是三相四柱式,每相參數(shù)僅為正常避雷器的一半,但很多廠家過分依賴間隙的隔離作用,降低氧化鋅的直流參考電壓,使帶串聯(lián)間隙的三相四柱式的過電壓保護器每相的參數(shù)比避雷器參數(shù)的一半還要低,以10 kV為例,正常避雷器的直流參考電壓為不小于25 kV,但帶串聯(lián)間隙三相四柱的過電壓保護器單相的直流參考電壓僅為11.2 kV,這樣在間隙損壞的情況下,荷電率最高可達95.8 %,極易發(fā)生事故。

綜上所述,間隙的存在雖然有著許多優(yōu)點,但帶來的缺點對電力系統(tǒng)來說,就像一個一個不定時的重磅炸彈,三相四柱式的結(jié)構(gòu)雖然可以保護相間,也節(jié)省了很多材料,但是帶來的荷電率較高也給產(chǎn)品壽命帶來了隱患。因此需要一種可以在線監(jiān)測、可以有效預(yù)防的組合式產(chǎn)品,用來保護中壓系統(tǒng)的操作過電壓,同時過電壓防護是保護系統(tǒng)絕緣的基礎(chǔ),避雷器的智能監(jiān)控也是發(fā)展現(xiàn)代智能電網(wǎng)的一個基礎(chǔ)和趨勢。

TM 862.1

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1005-8370(2011)03-15-02

2011-04-19