《bstg、消弧、聚优柜》由会员分享，可在线阅读，更多相关《bstg、消弧、聚优柜（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Date1系统过电压分析及解决方案 技术交流安徽一天电气技术有限公司Date2一、系统过电压的主要类型系统中产生过电压的类型主要有大气 雷击过电压、操作过电压、弧光接地过 电压及铁磁谐振过电压。 二、系统过电压的解决方案 （一）大气雷击过电压由于早期我国电力系统是以架空线路 为主，遭到雷击（直击雷、感应雷等） 产生的大气雷击过电压对系统绝缘有很 大的危害，70年代我国从日本引进了氧 化锌技术，生产出避雷器解决了大气雷 击过电压。Date3（二）操作过电压1、操作过电压的产生和普通避雷器的 防制效果。操作过电压是由于真空断路器的大 量使用而产生的。操作过电压包括截流 过电压、多次重燃过电压及三相
2、同时开 断过电压。操作过电压不仅在开关合上有，在 开关打开时也有，并且在开关打开时产 生的过电压幅值比开关合上时更高，对 系统的危害也更大。在一定时期内使用 的是普通避雷器来解决的。Date4MMM开关打开时产生的操作过电压幅值更高，而且打开后是在小系统里， 如没有过电压吸收装置，过电压对线路和终端设备的危害更大。Date5避雷器过电压保护器5.0KV由于避雷器原理上的缺陷，避雷 器只能解决相对地的过电压，而操作过 电压当中的相间过电压是解决不了的。90年代出现了带间隙的组合式过电压保护器，既解决 了相对地的操作过电压也解决了相间的操作过电压问 题,特别是保护电动机的绝缘起到了很好的作用。 D
3、ate62、过电压保护器的产生解决了以下问题： 荷电率问题，过电压保护器带间隙正常运行时 荷电率为零，不存在老化问题； 不仅解决了操作过电压中的相对地过电压，而 且还解决了相间过电压，使操作过电压可靠限 制在被保护设备绝缘允许范围内，更好地保护 了终端设备的绝缘。 每个真空断路器出线端装一组过电压保护器， 更好地解决了真空断路器打开时在小系统里存 在过电压，保护线路和终端设备，特别是对电 动机的绝缘起到了很好的保护作用。Date73、现行过电压保护器实际使用存 在的问题以及我公司的改进1）问题：过电压保护器吸收过电压容量不够 ，过电压保护器出现阀片直接击穿或 炸裂，现象为阀片中心有黑点或阀片
4、有裂纹；过电压保护器密封不严，产生呼吸 现象导致内部短路发生爆炸事故，甚 至于有的时候出现过正常运行时发生 过电压保护器事故；Date82）原因：现在过电压保护器一般用的42阀片 ，通流量为400A 2ms，根据阀片直径 和密度不同，有的根本达不到这个通流 量，甚至有的厂家用 16阀片,通流量只 有50A 2ms ，不能吸收系统过电压时 能量比较大的过电压 ；间隙和阀片通过环氧筒套装，内部有 大量的空气会产生呼吸现象，在内部产 生凝露；放电间隙被氧化使放点距离变 小；生产环境工艺控制不严，密封不好， 阀片受潮导致内部短路出现爆炸事故。Date94、实例：Date10普通过电压保护器我公司过电压
5、保护器Date115、我公司过电压保护器的改进加大阀片的通流量（用52的阀片），达 到600-800A 2ms；使用我公司专有的“抑流”技术-阀片整体模 压、间隙下沉,不采用的传统方式-环氧筒套 装，防止产生呼吸现象；现场生产环境严格控制，保持恒温恒湿 的干燥环境，不至使元器件受潮；带三相六路智能数字计数器。Date12Date13过电压保护器生产车 间Date14（三）弧光接地过电压 1、弧光接地过电压的产生及危害 1）形成弧光接地过电压的基础是间 歇性电弧。当中性点非直接接地系统发生单相间 歇性弧光接地（以下简称“弧光接地”）故 障时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃 ，导致系统对地电容上的电
6、荷多次不断 的积累和重新再分配，在非故障相的电 感电容回路上引起高频振荡过电压 。Date15对于架空线路，过电压 幅值一般 可达3.13.5倍相电压。以电缆线 路 为主的供电电网， 绝缘击 穿或电弧 重燃时过渡过程中的高频电流，可达 数百安培甚至上千安培。电缆线 路弧 光接地时，非故障相的过电压 可达4 7倍Date162）弧光接地过电压的危害 高幅值的过电压加剧了电缆等固体 绝缘的积累性破坏。对于中性点非直接接地系统，在高幅 值的弧光接地过电压 的持续作用下，加 剧了电缆等固体绝缘的积累性破坏。最 终在非故障相绝缘的薄弱环节造成对地 击穿，进而发展成为相间短路事故。Date17弧光接地过电
7、压导致烧PT或保险熔 断。普通的电压互感器饱和点一般为1.6 1.8倍，在弧光接地过电压 作用下，使电 压互感器严重饱和，激磁电流剧烈增加 。另一面，电压互感器饱和，也很容易 激发铁磁谐振，导致电压互感器过载。上述两种情况，都将造成电压互感器 烧毁或高压保险熔断。Date18弧光接地过电压导致避雷器、过电压 保护器爆炸。弧光接地时，过电压 的能量由电源提 供持续时间较长 ，能量很大。当过电压 的能量超过避雷器或者过电压 保护器所能 承受的能量指标时，就会造成避雷器的爆 炸事故（能量越小爆炸的可能性越大）。Date192、我国限制弧光接地过电压的措施分析 1）消弧线圈的作用 消弧线圈曾经对提高3
8、35kV架空线路 供电可靠性起到了积极的作用；由于消弧线圈的电感电流补偿了电容 电流，使得故障点的电弧能够自行熄灭 ，这就大大减小了因受风吹、电动力等 影响而引起直接的相间弧光短路的可能 性。一旦电弧自行熄灭后，架空线路的 绝缘又可以完全恢复。Date20消弧线圈对于以电缆线路为主的供 电网络已不能继续发挥作用。随着城网改造的进行，架空线路逐步 被电缆线 路取代，中压电网中固体绝缘 的设备逐年增多，以及现有电缆线 路随 着运行时间的加长绝缘 逐渐老化。近几 年来弧光接地过电压 的问题越来越突出 ，以至于电缆放炮等绝缘事故成为影响 企业内部电网和供电电网安全运行的主 要因素。Date21在以电缆
9、线 路为主的系统当中消弧线 圈来消除弧光过电压 存在如下缺陷：a、选线灵敏度降低甚至无法选线 ；中性点非直接接地系统发生单相接地 故障时，应尽快选出故障线路，以便检 查处理。由于消弧线圈的补偿作用，使 故障点的电流减少，相位发生变化，必 然会降低选线的灵敏度，甚至使选线工 作根本无法进行。Date22b、现行消弧线圈自动跟踪补偿或自动 调谐是在工频下完成的；在高频振荡过渡过程中，由于消弧线 圈和电网电容这两者频率特性相差悬殊 ，两者是不可能完全互相补偿或调谐的。 单相间歇性电弧接地时刻通过接地故障 点的总电流是高频振荡电流，运行中单 相接地情况，一般是：间歇性电弧接地 稳定电弧接地金属性接地。
10、根据实测， 间歇性电弧接地，持续时间 可达0.22s ，频率可达300-3000HZ ；然后呈稳定电 弧接地，持续时间 可达210s；最后，故 障点导线被烧熔成为金属性接地。Date23C、消弧线圈 采用的是过 补偿原理， 过补偿后有 残流，加上 间歇性弧光 接地时的高 频电流会产 生重燃现象 ； d、熄弧的时 间不确定。消弧线圈电感电流补偿故障点电容电流Date242）中性点经小电阻接地正因为消弧线圈不但不能避免电缆事故 ，在正常运行时还存在上述诸多问题，我 国北京、上海、广州等地区已逐步将中性 点经消弧线圈接地改为经小电阻接地方式 ，我国石油化工系统也提出了采用小电阻 接地方式的建议。中性
11、点经小电阻接地， 从根本上解决了消弧线圈正常运行中带来 的问题，缓解了弧光接地时的过电压，但 扩大了单相接地时的故障电流，加剧了故 障点的烧伤，牺牲了对用户供电的可靠性 。对于用电企业，被迫停电将会造成巨大 的经济损失。Date25中性点经小电阻接地当发生接地后，断路器立即跳闸牺牲用户的供电可靠性Date263 ）熔丝加接触器型式直接接地的消弧 装置将弧光接地快速转化为金属接地 直接接地的消弧装置不论是高频电流还 是工频电流完全转移，即故障相直接与 地网连接，对地电压等于零，工频电弧 和高频电弧都将立即熄灭； 金属性接地后，非故障相上的过电压立 即稳定在 倍，系统中的设备可以在 这个电压下安全
12、运行； 由于母线过电压被限制在较低的水平， 可避免激发铁磁谐振过电压。Date27消弧消谐装置一次原理图隔离刀闸高压熔断器高压限流 熔断器PTK过电压 保护器真空接 触器PT控制器Date284）将故障相经氧化锌非线性电阻或 电感接地 由于氧化锌非线性电阻导通电压不为零 ，装置动作后不能保证立即熄灭电弧， 电弧熄灭后也不能保证不重燃； 电弧一旦熄灭并不再重燃，则系统电容 电流将全部流过氧化锌非线性电阻，若 容量太小时，长时间承受过高的过电压 能量，将造成氧化锌爆炸的事故。Date29故障相经氧化 锌非线性电阻 接地示意图Date305）使用单相断路 器直接接地消除 弧光Date31该装置和熔丝
13、加接触器直接接地 消弧装置的共同点和区别：共同点：都是直接接地的原理来消除弧光；发生短路都要断开，防止因消弧装置 给母线造成短路而跳闸。Date32区别：发生短路时，熔丝加接触器直接接地 消弧装置利用熔丝的物理特性使接地相的 熔丝在1-2ms内快速熔断，没有经过峰值 电流，对系统的冲击几乎没有影响，而单 相断路器要通过控制部分进行分析判断后 发命令再跳闸，时间至少需要2个周波以 上，对系统的短路冲击比较大；Date33控制部分的抗干扰能力不同，短路时 熔丝熔断不受干扰影响，而单相断路器 要通过控制部分进行分析判断后发命令 再跳闸，控制器和单相断路器的充放电 电源都会受到现场环境及开关合分对二
14、次元器件的干扰，多而复杂的元器件只 要有一个元器件损坏都会导致断不开或 合不上,造成事故扩大。Date34因此对于消弧装置的使用我公司建：能选择到熔丝的情况下我公司不建议 采用单相断路器型式的直接接地的消弧 装置，而是采用物理特性来防止短路的 熔丝加接触器型式的消弧装置。Date35综上所述，直接接地消弧装置是目前在适合安 装的系统当中所起的熄弧作用是比较明显的。但 通过十来年的实践证明，消弧装置也出现过很多 问题，主要表现在以下方面：1、消弧消谐装置误动频繁发生现象：a、在变电站空母线送电时；b、发生弧光过电压时合真空接触器合错相。 原因分析：a、判据不合理；b、消弧消谐控制器受电磁干扰引起
15、的误判， 即抗干扰能力不够。Date362、高压限流熔断器熔断的问题 现象：高压熔断器经常熔断 分析： 设计时熔断器选择过小，消弧消谐装置动 作后，造成熔丝熔断。 消弧控制器抗干扰不行误发信号，发生弧 光接地时该合故障相直接把故障相弧光接 地转换成金属接地消除弧光即可，但是合 闸合错了相，引起了相间短路。 消弧消谐装置动作后，运行值班人员不知 道情况（后台通讯联不上），故障情况下 长时间运行，如另一相再有接地，引起短 路。 高频电流的影响导致高压限流熔断器熔断 。Date37消弧消谐装置重复使用导致同一变压器 下同一电压等级下的各段母线都使用了 消弧装置，会出现如图所示情况：1、发生弧光接地时
16、两 台都动作，复归时弧 光接地还有一台合着 ，用户找不到故障点 。 2、如果发生异相弧光 接地两台合的不同相 会导致熔丝熔断。Date383、PT选择不合理 现象：保险经常熔断；电压互感器出现漏油、烧坏、爆炸事故。 分析：互感器饱和点不满足要求，即系统出现接 地时，因电压升高 倍以后，超过互感器本身的 饱和点（一般电压互感器饱和点在1.6-1.8倍相电 压)，激磁涌流过大，导致保险熔断、长时间运行 后出现的漏油。故障点恢复时，瞬间电流对电压互感器及熔 断器的冲击，引起电压互感器熔丝熔断（严重时 可能造成PT损坏）。Date39Date40我公司的改进措施:1、消弧消谐装置误动频繁发生 不采用传统的单片机来控制（单片机的 抗干扰能力最多做到抗干扰III级）而是 采用抗干扰能力更好的32位DSP、双CPU技 术。抗干扰能力达IV级,这是我公司在06 年将控制器送至国家继电器质量监督检验 中心做了IV级抗干扰型式试验，通过电气 性能、环境及安全检验和电磁兼容检验。 使控
