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中性点直接接地系统氧化锌避雷器的选择

来源:网络    发布于:2012-3-26 10:09:20    点击:519    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

三相交流电力系统中,作用于电器设备上的电压有运行工作电压、工频过电压、操作过电压、雷电过电压。不同的自然环境条件及各种过电压对电力设备的安全运行构成威胁。金属氧化物避雷器的主要任务是将变电站内各类设备上的过电压限制在允许范围内,并使自身的损坏率控制在可接受的范围内。

从使用方面分类,金属氧化物避雷器的特性可分为保护特性和运行特性。保护特性由保护水平决定;而运行特性则有额定电压、冲击通流能力(雷电通流能力,长持续时间耐受能力)、工频电压耐受时间特性、耐污性能、短路电流试验等级等决定,其中高压避雷器的短路电流试验等级主要由系统的容量和避雷器的安装点决定,具有独立的属性。高压避雷器的保护特性和运行特性是互相制约的。

在系统条件一定,阀片性能一定的条件下,若高压避雷器的额定电压提高,则其允许的持续运行电压就高,耐受工频电压、能量吸收的能力随之提高,标称电流下的残压也随之提高,但保护裕度却会减小;反之,若高压避雷器的额定电压降低,则其允许的持续运行电压就低,耐受工频电压、能量吸收的能力随之降低,标称电流下的残压也随之降低,但保护裕度却会增大。

若对系统的接地方式、过电压的幅值及持续时间等情况掌握得清楚的话,就可以选择*佳的高压避雷器额定电压值,以取得较大的保护裕度;反之,若对系统的情况了解得不清楚、不准确,那么就要选择额定电压高一些的避雷器,这时高压避雷器的保护裕度就会小一些,被保护物的绝缘所受的电应力就会大一些。若选择避雷器的额定电压较低,就有可能带来安全事故。

在同一电压等级的系统中,接于相对地间的高压避雷器与接于相对相间的避雷器,其定额电压是不同的。在同一个变电站的同一电压侧,线路型避雷器和母线型避雷器的额定电压也是不同的。

 

2 中性点直接接地系统氧化锌避雷器的选择

在中性点直接接地系统中,通常零序电抗X0与正序电抗X1的比值X0/X13, 零序电阻R0与正序电抗X1的比值R0/X11。中性点直接接地的系统主要有:①系统中大部分变压器的中性点是直接接地的;②负荷集中的10 kV20 kV配电网;③330550 kV系统中不允许变压器中性点不接地运行时的系统。在中性点直接接地系统中,选择氧化锌避雷器时应考虑以下几方面。

2.1 按当地环境条件选择氧化锌避雷器

选择高压避雷器时,应按使用高压避雷器当地的海拔高度、气温、风速、污秽、地震等环境条件进行选择。若属于正常使用条件,可选择常规产品;若属于非正常使用条件,则应根据用户的要求,经供需双方协商后选择符合非正常条件使用的高压避雷器。

1 温度。可不考虑环境温度变化对避雷器保护特性的影响,但必须考虑环境温度变化对运行特性的影响。避雷器正常运行条件下设计的环境温度是-40+40℃。验证高压避雷器工频电压耐受时间特性的试验是将试品预热到60±3℃后进行试验。运行中高压避雷器的电阻片短时升高到60℃是允许的(实测表明,高压避雷器在太阳下暴晒时,其靠上法兰阀片的温度可以达到60℃)。昼夜间、一年四季中环境温度的变化对避雷器的影响主要造成密封不良与机械特性变化。密封不良则易受潮,引发事故;机械特性变化主要表现为断裂和裂纹。当环境温度属于非正常运行条件时,密封系统应专门考虑并通过相应的检验加以验证。

2 海拔高度。正常使用条件下的高压避雷器适用于海拔高度1000m以下。当高压避雷器使用于高海拔地区时,属于非正常使用条件。原则上讲,高海拔地区高压避雷器的爬距应和其他电器设备的爬距同步增长,高压避雷器内部绝缘件及外套绝缘的雷电冲击水平应不低于1.2×2倍的标称电流下的残压再加上海拔修正值(海拔每升高100 m,雷电冲击水平升高1%)。

3 风速。作用于高压避雷器的风压力,一般按*大风速35 m/s计算;计算迎风面时应考虑覆冰厚度2cm。避雷器承受的长期机械力是避雷器顶端承受导线的*大允许水平拉力与作用于高压避雷器表面风压力的合力,在此合力作用下高压避雷器应能可靠运行。运行经验表明,变电站中避雷器端部承受的荷载是不苛刻的,凡是按标准GB 110322000型式试验合格的产品都可满足正常使用要求。

2.2 按安装点的工频过电压选择氧化锌避雷器

一般按高压避雷器安装点出现的工频过电压来选择避雷器的额定电压。

1 工频过电压通常是由于长线效应、甩负荷、单相接地,以及其他故障引起的暂时的工频电压升高。选择高压避雷器的额定电压,一般是按单相接地故障同时又有甩负荷时健全相上的工频电压升高来考虑。工频电压升高持续的时间由发电机的类型和继电保护的整定时间决定,一般为零点几秒或几秒(GB 110322000要求氧化锌避雷器必须能耐受相当于UR数值的工频过电压的持续时间为10 s),并有衰减振荡的暂态过程。当有工频过电压作用时,将使高压雷器电流增大、吸收能量增加、温度明显增高。工频过电压的作用将加快电阻片的老化进程,有的氧化锌避雷器在工频电压作用下甚至会发生热崩溃。对于中性点有效接地的系统,若X0/X10~+3R0/X10~+1,则高压避雷器安装点的接地故障系数不超过1.4氧化锌避雷器的额定电压一般取为接地故障系数乘以*大运行相电压,对于110220 kV中性点有效接地系统,工频过电压采用1.4倍系统*大运行相电压,但当前我国110 kV220 kV系统工频过电压一般不会超过1.3倍;对于500 kV系统,通常取正常送电状态下的甩负荷和在线路受端有单相接地故障情况下甩负荷作为确定电网工频过电压的条件,一般330500kV系统母线侧工频过电压为1.3 Um/,线路侧工频过电压为1.4Um/。当系统比较复杂时,或者比较重要时,一般通过暂态网络分析仪(TNA)或电磁暂态仿真程序(EMTP)计算来确定不同运行方式下避雷器安装点的工频过电压的幅值和持续时间,并通过分析后*终确定。

2 工频过电压也可以是由雷击或操作过电压引起系统故障而产生的过电压,所以高压避雷器在承受工频过电压前将吸收一定雷电过电压或操作过电压的能量(称为初始能量),这部分能量会引起电阻片温度升高,从而影响避雷器耐受工频过电压的能力。为此,还需根据吸收的初始能量来选择额定电压。初始能量一般是按2次长持续时间放电所产生的能量。施加初始能量和工频过电压之后还要加避雷器的持续运行电压。在持续运行电压下,高压避雷器会因温度降低、泄漏电流减小而趋于稳定。因此,高压避雷器耐受工频过电压的允许时间是工频过电压值、初始能量和持续运行电压的函数。对于额定电压为96 kV以上的电站型避雷器,可用标准GB 1103220008.4.2款线路放电耐受试验来检验所选的高压避雷器额定电压是否符合要求。

3 如果要求的耐受工频过电压的能力超过了所选避雷器的实际能力,则需选择额定电压较高等级的避雷器。有的生产厂家给出了有初始能量和无初始能量的2条工频电压耐受曲线供用户选择避雷器用。不同生产厂家的避雷器工频电压耐受曲线是不同的。

4 应防止局部失地。对于双电源供电的网络,当系统某些部位的设备发生故障时,开关动作,中性点不接地的变压器就有可能转变为带单相接地的非有效接地电网的运行方式,接地故障系数升高为1.73,这种情况在运行中应当避免。

2.3高压避雷器的持续运行电压UC

高压避雷器的持续运行电压是允许持续加到避雷器端子间的工频电压有效值,它是衡量高压避雷器运行能力的参数之一。一般,在220 kV及以下系统中,避雷器的持续运行电压UC=0.8UR;在330500 kV系统中,高压避雷器的持续运行电压UC=0.75UR。由于系统工作电压的持续作用,避雷器的电阻片发生老化,将引起避雷器泄漏电流增大,损耗增加,甚至热崩溃。运行经验表明,按照型式试验要求所生产的电阻片其耐老化性能是优异的。

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