真空斷路器在開(kāi)斷電動(dòng)機(jī)等感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的波陡度很大,幅值很高,直接威脅感性負(fù)載的匝間絕緣,是造成電動(dòng)機(jī)等設(shè)備損壞的重要原因之一,故對(duì)真空斷路器操作過(guò)電壓抑制措施進(jìn)行研究是必要的,只有采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施,從降低過(guò)電壓幅值和波陡度(du/dt)這兩方面考慮,就能有效抑制或減輕其危害,這對(duì)廣泛推廣真空斷路器的應(yīng)用將起到積極的推動(dòng)作用。目前抑制過(guò)電壓的措施有兩種,一種是限制過(guò)電壓幅值的避雷器,另一種是降低過(guò)電壓振蕩頻率的阻容(R——C)過(guò)電壓吸收器。
一、氧化鋅避雷器(MOA)。
眾所周知,這種避雷器主要優(yōu)點(diǎn)是具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性,續(xù)流小,殘壓低,體積小,重量輕,安裝方便。但傳統(tǒng)的無(wú)間隙MOA在運(yùn)行中存在以下弊*:
1)熱老化問(wèn)題;
2)為降低放電后殘壓值,其持續(xù)運(yùn)行電壓選擇偏低,當(dāng)出現(xiàn)單相接地運(yùn)行時(shí)其承受√3倍的相電壓,致使荷電率上升,易損壞甚;
3)沖擊放電電壓和相間殘壓值偏高,不利于保持設(shè)備的相間絕緣。針對(duì)以上問(wèn)題,一些廠家已推出有帶間隙的氧化鋅避雷器,筆者認(rèn)為在選用上應(yīng)優(yōu)先考慮。
1、帶串聯(lián)間隙的MOA。這種避雷器與傳統(tǒng)的閥式避雷器結(jié)構(gòu)差不多或基本相同。由于氧化鋅閥片具有非常優(yōu)良的非線性伏安特性,續(xù)流非常小,一般在1mA以下,可以認(rèn)為無(wú)續(xù)流,另外,由于有串聯(lián)間隙存在,在正常運(yùn)行電壓下,氧化鋅可以不加考慮。另外這種MOA的殘壓值較低,可用于電力變壓器等耐壓水平較高的設(shè)備的過(guò)電壓防護(hù)。
配電用帶串聯(lián)間隙MOA和無(wú)間隙MOA的參數(shù)比較舉例:
類別型號(hào)系統(tǒng)額定電壓持續(xù)運(yùn)行電壓標(biāo)稱電流下最大殘壓比較
無(wú)間隙Y5WS-7.66434.5>29.694
Y3WD-12.7106.657.5>42.42
有間隙Y5CS-7.66427<29.674
Y5CS-12.7106.645>42.42
注:變壓器絕緣耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(峰值):29.694kV(Un=6kV),42.42kV(Un=10kV)
2、帶并聯(lián)間隙的MOA。帶并聯(lián)間隙的結(jié)構(gòu)是將閥片分為主閥片RI和并聯(lián)閥片R2,R1和R2串聯(lián),在R2上有并聯(lián)間隙G。在正常電壓下,G不放電,電壓加在R1和R2上,運(yùn)行安全可靠,過(guò)電壓作用時(shí),避雷器上的殘壓還未達(dá)到技術(shù)條件規(guī)定值之前,G放電,R2被短路,避雷器的殘壓完全由R1上的殘壓所決定,所以殘壓比較低,保護(hù)性能也比較好,用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)是適宜的。
3、保護(hù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)用并聯(lián)間隙MOA與無(wú)間隙MOA的參數(shù)比較:
類別型號(hào)電機(jī)額定電壓持續(xù)運(yùn)行電壓標(biāo)稱電流下最大殘壓比較
無(wú)間隙Y3WD-7.66.3419>18.382
Y3WD-12.710.56.631>29.694
有間隙Y3BD-7.66.3416.2<18.382
Y3BD-12.710.56.626.4<29.694
注:高壓電機(jī)絕緣耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(峰值):18.382kV(Un=6.3kV),29.694kV(Un=10.5kV)
二、阻容保護(hù)器。
阻容保護(hù)器是一種保護(hù)效果較好的措施,只要阻容參數(shù)選擇妥當(dāng),就可降低恢復(fù)電壓上升陡度,降低振蕩頻率,減少負(fù)載波阻抗,就能有效降低過(guò)電壓幅值。電容C的作用,除可降低過(guò)電壓幅值外,主要用以減緩過(guò)電壓上升陡度,因?yàn)檫@種過(guò)電壓在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生,du/dt很大,容易造成電機(jī)進(jìn)線繞組匝間擊穿。所以要降低匝間電壓并使匝間電壓分布均勻。另外達(dá)到降低波阻抗,降低截流過(guò)電壓之目的。電阻R則起消耗高頻振蕩電能,抑止截流過(guò)電壓幅值的作用。由于負(fù)載等效電感和開(kāi)關(guān)的截流值等參數(shù)難以查找和實(shí)測(cè),難以準(zhǔn)確選擇阻容參數(shù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般吸收電容選0.1~0.3μF/相,吸收電阻選100~200Ω/相,功率以不小于100W為宜。但值得注意的是,如果R、C阻容參數(shù)選擇不當(dāng),不但起不到保護(hù)作用,反而會(huì)起消極作用,甚至?xí)?dǎo)致過(guò)電壓幅值倍增,在小電流接地系統(tǒng)中,單相接地短路因R——C保護(hù)器電容電流太大而招致系統(tǒng)饋電回路跳閘。因此在選R——C電壓幅值抑止器時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎小心。
綜上所述,對(duì)于操作過(guò)電壓若采用避雷器保護(hù)方案,應(yīng)優(yōu)先用帶有間隙的MOA,選帶有串聯(lián)間隙的MOA保護(hù)變壓器,選帶有并聯(lián)間隙的MOA保護(hù)電機(jī)。若有條件,采用避雷器和R——C過(guò)電壓吸收器同時(shí)并用的保護(hù)方案是最為完善的,雖然初期投資大些,可這總比損失一臺(tái)設(shè)備的費(fèi)用要少得多。