淺析高壓電機(jī)的防雷保護(hù)

吳作奎

[摘 要]目前我礦井下水泵房、各風(fēng)井以及提升設(shè)備主要?jiǎng)恿鶠樾D(zhuǎn)高壓電機(jī)，而凡口鉛鋅礦屬于雷區(qū)，電機(jī)的防雷保護(hù)至關(guān)重要。本文就我礦高壓電機(jī)的防雷保護(hù)原理及實(shí)際應(yīng)用作簡要介紹。

[關(guān)鍵詞]電動(dòng)機(jī) 防雷保護(hù) 帶電纜進(jìn)線 不帶電纜進(jìn)線

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）02-0233-01

我礦井下水泵房、風(fēng)井、提升系統(tǒng)、選礦廠500kw及以上電動(dòng)機(jī)多達(dá)50多臺。電動(dòng)機(jī)為我礦的安全和生產(chǎn)提供主要的動(dòng)力，而凡口礦屬于典型的雷區(qū)，所以電機(jī)的防雷保護(hù)尤其重要。

雷電放電所產(chǎn)生的雷電流高達(dá)數(shù)十、甚至數(shù)百千安，從而引起巨大的電磁效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)。從電力工程的角度看，雷電放電在電力系統(tǒng)中引起很高的雷電過電壓，它是造成電力系統(tǒng)絕緣故障和停電事故的主要原因之一。此外雷電放電所產(chǎn)生的巨大電流，也會(huì)造成設(shè)備的損壞。

由架空線路供電或僅經(jīng)過一段100m-500m的電力電纜供電的高壓電機(jī)，由于它們的架空線路敞露在大氣中，易于受到雷電活動(dòng)的影響。而高壓電機(jī)的絕緣水平比變壓器低，沿架空線路入侵的雷電波對它的威脅較大，因此應(yīng)采取必要的防雷保護(hù)措施。

一、 旋轉(zhuǎn)高壓電機(jī)防雷保護(hù)的特點(diǎn)

1、 在相同電壓等級的電氣設(shè)備中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的絕緣水平是最低的。在制造過程中可能會(huì)產(chǎn)生氣隙和受到損傷，絕緣質(zhì)量不均勻，容易發(fā)生局部游離等而使絕緣逐漸損壞。

2、 電機(jī)本身的機(jī)械運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、疲勞損傷、老化等因素使得絕緣降低。

3、 電機(jī)繞組匝間電容很小，不能很好的改善沖擊電壓分布的作用。

4、 電機(jī)繞組中性點(diǎn)不接地，三相進(jìn)波時(shí)在直角波頭的情況下中性點(diǎn)電壓可達(dá)進(jìn)波電壓的兩倍，必須對中性點(diǎn)采取保護(hù)措施。

二、不帶電纜進(jìn)線的電機(jī)防雷保護(hù)

1、圖1是單機(jī)容量為500kw-6000kw或處在雷電較弱地區(qū)的高壓電機(jī)防雷保護(hù)接線圖。此保護(hù)接線圖中，在長為L的架空進(jìn)線段設(shè)避雷線或避雷針進(jìn)行直接雷擊的保護(hù)，L一般為450m-600m。若雷擊落在該保護(hù)段以外時(shí)，雷電波需經(jīng)過保護(hù)段向電機(jī)侵入。當(dāng)經(jīng)過該保護(hù)段時(shí)，管型避雷器1F和2F逐次擊穿放電，從而降低雷電波的幅值。同時(shí)雷電波經(jīng)過保護(hù)架空線路時(shí)，其幅值也逐漸衰減。這樣使到達(dá)電機(jī)母線上的雷電波幅值大為減少。

2、在進(jìn)線開關(guān)前裝設(shè)的閥型避雷器3F，主要用來保護(hù)處于開路狀態(tài)的高壓斷路器或隔離開關(guān)。裝在電機(jī)母線上的磁吹閥型避雷器4F，其放電殘壓不大，用來保護(hù)電機(jī)免收雷電沖擊波的危害。為了降低其殘值，4F磁吹閥型避雷器的接地電阻不應(yīng)超過2歐姆。

3、為了保護(hù)電機(jī)的匝間絕緣和防止感應(yīng)過電流，要求侵入電機(jī)的雷電波的波頭陡度小些，因此在母線上裝設(shè)0.5uF-1uF的電容器C.當(dāng)雷電波經(jīng)過電容器時(shí)，電容器吸收一部分電荷，可使雷電波波頭陡度有所下降。

4、高壓電機(jī)的三相定子繞組通常采用Y接線，其中性點(diǎn)對地是絕緣的。當(dāng)雷電波侵入電機(jī)到達(dá)中性點(diǎn)時(shí)，通過裝于電機(jī)定子繞組中性點(diǎn)處的閥型避雷器5F將雷電流泄入大地。裝于該中性點(diǎn)的避雷器的額定電壓不低于最大運(yùn)行相電壓。

三、 具有電纜進(jìn)線的電機(jī)防雷保護(hù)

1、在雷電活動(dòng)比較強(qiáng)烈的地區(qū)，為了加強(qiáng)高壓電機(jī)的防雷保護(hù)，而采用有電纜進(jìn)線段的保護(hù)接線，如圖2所示。

當(dāng)雷電波涌到線路電纜段前方時(shí)，裝在該處的閥型避雷器1F放電。此時(shí)除部分雷電侵入電纜芯線繼續(xù)前進(jìn)外，其余部分雷電流經(jīng)1F閥型避雷器后沿兩條通路流入大地：一條是主要放電通路，它只經(jīng)過1F閥型避雷器的接地電阻入地；另一條放電通路是由電纜的首端電纜頭接地線、電纜的金屬外皮、電纜末端的電纜頭接地線和磁吹閥型避雷器2F的接地電阻入地。

2、 當(dāng)雷電電流流經(jīng)金屬外皮時(shí)，由于互感的作用，在電纜上勢必產(chǎn)生一個(gè)互感電勢，其方向恰與流經(jīng)芯線上雷電流的方向相反，從而降低了電流的幅值?？侩娎|進(jìn)線段的防護(hù)作用可以有效地將流經(jīng)磁吹閥型避雷器2F的雷電流限制在3KA以下。這樣即減輕了2F的負(fù)擔(dān)，又降低了殘壓，從而提高了防雷效果。同時(shí)由于電纜具有較大的電容，雷電電波通過電纜芯線時(shí)也會(huì)使其波頭較為平坦。

四、 結(jié)束語

從我礦高壓電機(jī)的防雷保護(hù)應(yīng)用實(shí)踐便知，防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，提升防雷的穩(wěn)定可靠，減少或者避免雷擊導(dǎo)致設(shè)備損壞任重而道遠(yuǎn)。相信隨著科技的發(fā)展，電機(jī)的防雷保護(hù)能向著性能更穩(wěn)定可靠，有效減少雷擊破壞。

參考文獻(xiàn)

[1] 高電壓絕緣技術(shù).朱德恒 主編.

[2] 高電壓技術(shù). 常美生 主編.