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城市10kV配电站真空断路器的过压保护。
作者:华盛安达河北电气设备 发表时间: 浏览人气:228


       

1概述



    根据第4条。6。1。《民用建筑电气设计规范》(JGJ / T16-92)第4条:“当真空断路器用于高压出口断路器时,为避免变压器(或电动机),浪涌吸收器过压运行 被安装并安装在车上。鉴于真空断路器的广泛使用以操作10/0。在该市10kV配电站的4kV电力变压器中,作者简要介绍了真空断路器,该断路器断开了空载变压器并产生了过电压。分析了三种常见浪涌吸收器的原理,优缺点(RC过电压吸收器,无间隙氧化锌避雷器,带间隙的氧化锌组合浪涌避雷器); 从真空断路器打开到空载根据变压器产生的过电压的大小和变压器的绝缘水平,建议取消通常安装在变压器电路中的无间隙氧化锌电涌放电器,仅安装配电站10kV进线中的一组间隙氧化锌组合式避雷器。(卸下当前安装的10kV总线避雷器),以防止10kV总线上所有电气设备(包括变压器)的雷电过电压和运行过电压。


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2真空断路器,变压器和氧化锌避雷器的相关技术性能



    为了便于描述,下面简要分析真空断路器,变压器和氧化锌电涌放电器的相关技术性能,以产生过电压,承受过电压并抑制过电压。



2。1 10kV室内真空断路器的触头材料



    我国的真空断路器已有几十年的发展历史。到2002年底,我国生产的10kV室内真空断路器的型号已从ZN1-10发展到IN98-12。其中,自行设计的ZN28-12大批量产品安装在KYN1-10手推车开关柜中,广泛用于城市10kV配电站。不久前,这些变电站还使用了内置ZN63A-12(称为VIM)型真空断路器的中间柜。中国开发的真空灭弧室在早期使用铜和铋(Cu / Bi)接触材料,后来开发的灭弧室使用铜/铬(Cu / Cr)接触材料,这大大降低了其价值。 截止电流。 稍后将描述工作过电压值。



2。2绝缘等级10kV油浸式干式电力变压器



    表1显示了10kV油浸式电力变压器的绝缘等级。



    从表1和表2可以看出,干式电力变压器的绝缘等级低于油浸式变压器的绝缘等级。由于防火要求,现在干式电力变压器在城市高层建筑的地下配电站中使用。



2。3 10kV无间隙氧化锌避雷器技术参数



    表3列出了10kV典型无间隙氧化锌电涌放电器的技术参数。



3变压器损坏引起的过电压及相关因素



    当真空断路器切断感应电路(例如电动机,空载变压器)中的小电流时,会切断过电压吗? 。产生此过电压的原因是,在真空断路器断开后,负载内部会发生电磁振荡过程,直到存储的能量完全耗尽。在此振荡期间,负载两端将出现过电压。当真空断路器断开较大的感应电流(例如电动机启动电流或电炉变压器电流)时,即使过电流不大,由于真空断路器的瞬时分离,绝缘层的恢复强度也会降低。 受到限制。 触点的第二次击穿导致所谓的点火过电压。它具有很高的幅度和陡度,从而破坏了电动机和变压器匝之间的绝缘。



    国内外已对断开空载变压器的真空断路器进行了大量实际测量。例如,日本的名店社VE-1L真空断路器已打开6。6kV,200kv·A干式变压器(空载电流为0。7A),测得的过电压倍数为2。0分。(标准值); 国产ZN12-10 / 1250-31。 5型真空断路器断开s7-1250 / 10空载变压器(空载电流为0。43A),测得的过电压倍数为1。9便士 使用家用ZN3-10真空断路器打开10kV,500kV·A电炉变压器时,测得的最大过电压为6。47便士



    真空断路器的中断电流的大小主要取决于接触材料。为了减小工作过电压,要求接触材料的截止值低。中国开发的断路器的真空断路器(如ZN3-10,ZN4-10和ZN5-10)在早期使用铜和铋(Cu / Bi)触头材料,并且触头的拦截水平很高。, 高达10?12A。后来开发的真空灭弧室使用铜铬(Cu / Cr)接触材料将截距降低到3至5A。例如,家用ZN63A-12(参考VD4型)真空断路器的VS系列真空断路器使用铜铬触点。 根据临界值的概率分布曲线,临界值为96。6%的累积概率不大于5A。与此截止值相对应的最大过电压倍数实际上是中性点绝缘操作系统中的最高测量值,但不超过3。1P。您通常是2。您正在追踪5便士。



4 RC过电压吸收器及其优缺点



    如图1所示,并联电阻刻度和负载输入端的电容器c串联保护装置(RC过电压吸收器)如图1所示,可以抑制真空断路器破坏非励磁装置而产生的过电压。。负载变压器。这是因为电容器c可以减缓过电压上升的陡度,并且还可以减小负载的波阻抗,从而减小过电流截止。当电流截止发生时,电阻尺可以消耗负载电路中的高频振荡能量,从而有效地抑制了过电压。当断路器触头之间的电弧重新点燃时,电阻R将增加高频放电电路的衰减系数,从而使高频电流迅速衰减并且振幅减小。过电压,因为它们可以降低过电压的陡度,并有效防止损坏匝间绝缘。因此,当真空电流断路器(例如电动机和空载变压器)被切断时,RC过电压吸收器是目前保护真空断路器的最佳装置。许多年前,我国已经批量生产了RC过电压吸收器,并成功地在10kV的实际安装中使用了它们。



    RC过电压吸收器的优点是显而易见的,但实际



使用中还存在以下缺点:



    之一。 由于尺寸较大,RC过电压吸收器(三相10kV)的体积为560mm×115mm×335mm,例如LG12-0。1 / 100-3型(每相容量为0。1F,电阻1o0Q)由工厂生产。(长×宽×高),某些带完整开关柜的手推车无法安装。由于它安装在相对紧凑的开关柜中,因此也容易出现绝缘事故的隐患。



    b。产生更高的谐波。由于连接导体的电感不可忽略,因此由这些电感和电容器组成的高频谐振电路是产生三次谐波的污染源。 在严重的情况下,甚至需要额外的过滤设备。



    C。增加配电系统的电容电流。例如,上面的LG12-0。1 / 100-3 RC过电压吸收器将产生0的电容电流。10kV配电系统中为543A,不利于10kV配电系统中的单相接地。电弧自动熄灭,容易产生电弧接地的过电压。当出口电路很多时,甚至有必要安装消弧线圈。



5无间隙氧化锌电涌放电器及其优缺点



    负载输入端并联的氧化锌避雷器保护装置如图2所示。当前,使用电涌放电器限制各种类型的过电压是最常用的有效方法。在各种类型的避雷器中,无间隙氧化锌避雷器由堆叠式氧化锌非线性高性能电阻器制成。它在具有伏安特性的高欧姆状态(高电阻状态)下运行,并且仅流过几微安培的电容电流。 在过压攻击下,它可以迅速变为高电导状态并产生接地电流。一旦限制器上的电压下降到长期允许值以下,便恢复高阻抗状态。它不仅可以防止雷电流流向电气设备的危险,而且还适合限制各种工作过电压。目前,它们已被广泛用于10kV配电变电站,作为雷电过电压和过电压保护,以保护10kV母线上的电气设备运行,以及过电压保护,以防止真空断路器损坏空载变压器。设备的简单性是其主要优势。

        


       



    但是无间隙氧化锌避雷器具有以下缺点:



    之一。它只能限制过电压的幅度,而不能限制过电压的陡度,这对变压器的匝间绝缘有害。



    b。当10kV配电网的单相接地或铁磁谐振过电压时,氧化锌电涌放电器的作用更容易受到破坏。例如,1995年,来自乌鲁木齐市10 kV配电站的额定电压为10 kV的无间隙氧化锌电涌放电器爆炸。因此,根据前电力部《安全公报》 1993年第17届J,安装在城市10kV配电站中的无间隙氧化锌电涌放电器的额定电压已从10kV增加到17kV,以减少电涌放损坏电器。但是,如从上面的表1和表2可以看出,此时,由于避雷器的残余电压的增加,变压器的保护裕度相应降低(即,绝缘配位系数降低)。



    C。即使增加无间隙氧化锌电涌放电器的额定电压,从而增加了电涌放电器的热容量(即承载能力)并减少了操作损坏,在串联过电压和电弧接地过电压期间发生爆炸的可能无法完全避免它。



6系列间隙氧化锌联合避雷器及其优缺点



    具有串联间隙的氧化锌联合避雷器由四个具有相同特性的单元组成。 每个单元都包含一个火花隙和一个氧化锌电阻。 其与受保护负载的连接如图3所示。具有串联间隙的氧化锌组合式避雷器利用了氧化锌电阻片和间隙的各自优点来保护两者。该间隙将电阻片与电网的工作电压隔离开或仅承受低压,这大大改善了电阻片组的长期工作条件。电阻片使间隙没有连续电流和切断,并且其寿命大大延长。由于串联间隙,在正常操作期间不允许泄漏电流通过,并且不需要考虑泄漏电流的电阻分量的劣化。 避雷器可以使用少量的电阻,结构简单,剩余电压非常低。间隙的放电电压也非常低,因此避雷器可以具有非常低的保护水平。简而言之,通过串联间隙,上述无间隙氧化锌电涌放电器的性能大大提高。这是带间隙的组合氧化锌电涌放电器的主要优点。 因此,国内外专家建议更换现有的无间隙氧化锌电涌放电器,并以弱绝缘保护电动机的工作过电压。



    但是,根据过去几年的运行观察,大约发现了6个。电动机的3kV组合式避雷器不是很稳定。 在6点钟。幅值为2的3kV中性点绝缘操作系统。5?30分。(8。67?10。4kV)的铁磁共振过电压可能会持续几个小时,但仍会引起几次爆炸事故。根据分析,这是因为电动机的绝缘水平低。 为了确保保护余量,制造商有意降低了组合避雷器的工频放电电压。然而,对于电力设备等电力设备,由于其较高的绝缘水平和较大的保护余量,可以增加避雷器的工频放电电压,从而提高了稳定性并防止了因过热而引起的爆炸。



7最常用保护方法的必要性分析和建议



    在城市10kV配电站中,通常在变压器电路中安装Y5W-17 / 50无间隙氧化锌电涌放电器作为真空断路器,以破坏空载变压器的过压保护。现在让我们分析采用这种保护方法的必要性。根据当前所有真空断路器均使用低压差过电压断路器的情况,将真空断路器的最大过电压倍数设置为不超过3。1便士(请参阅关闭ZN63A-12真空断路器之前测得的最大过电压倍数)。在10kV系统中,它对应于3。1便士接地电压为3。1×10 /√3:17。8kV(有效值)。从表1和表2中可以看出,工作过电压等级将低于变压器的绝缘等级(额定短期工频耐受电压:油浸式电力变压器30kV,干式电力变压器28kV), 不会损坏变压器的绝缘。换句话说,不需要保护真空断路器不受空载变压器产生的过电压的影响。根据以上分析,提出以下建议:



    之一。无需为氧化锌电涌放电器安装特殊的保护措施,以防止空载变压器产生的过电压被城市10kV配电站的真空断路器切断。对于已经安装在变压器电路中的无间隙氧化锌电涌放电器,特别是额定电压低于17kV的电涌放电器,建议取消电涌放电器以防止电涌放电器爆炸并消除电弧引起的隐患接地过电压和铁磁谐振过电压。



    b。考虑到电气设备集中在城市的10kV配电站中,避雷器要求的保护范围并不大。 建议取消当前安装在变电站10kV母线上的无间隙氧化锌电涌放电器,然后再将其安装在10kV进线中。有一个间隙氧化锌组合式避雷器,用于10kV输入和总线电气设备的雷电过电压和运行过电压保护。



    C。过去,工业企业的35kV 6kV变电站配备了6kV高压电动机或电炉变压器。 RC过电压保护器用于防止多次点火过电压击穿和匝间绝缘。由于城市10kV配电站通常仅安装普通的电力变压器,因此无需使用RC过电压保护器。


        


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