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6 kV厂用电系统操作过电压的危害及其抑制对策

6 kV厂用电系统操作过电压的危害及其抑制对策

发布日期:2010-10-11 10:36:03  (阅40次)
  所属频道:   电力软件   关键词:  用电系统

  国产真空断路器一般的截流水平在2~4A,具有开断间隙小、断弧快的问题,极易产生过高的感应电动势,特别是相间过电压的幅值较高,使得厂用电系统设备事故频繁,对机组的安全运行极其不利为此,在电力系统中广泛采用了氧化锌避雷器来限制过电压的幅值,对电气设备进行可靠的保护。
  1操作过电压产生的原因及类型
  火力发电厂在生产运行中,由于辅机高压电动机(如上煤机、排粉机电机)需经济运行、节约厂用电,其启停是极其频繁的。随之而来的问题就是高压电动机频繁烧毁,给生产带来很大的影响,给检修维护带来极大的工作量及检修费用。
  在断路器开断高压电动机或变压器时产生的过电压主要有如下三种类型:
  a)多次重燃过电压
  多次重燃过电压是由于开关弧隙发生多次重燃,电源多次向电动机侧的电容进行充电而产生的。
  b)截流过电压
  截流过电压主要是由于流过开关弧隙的电流突燃截断而产生的。
  c)三相同步截流过电压
  三相同步截流过电压是由于断路器首先开断的弧隙重燃时,流过该弧隙的高频电流,引起其余两相弧隙的工频电流迅速过零而产生的。
  2氧化锌避雷器抑制过电压保护参数分析
  在断路器开断负荷时,由于电动机中的电流不能突变,在断弧或重燃时,产生极大的反电动势Uε施加于电动机线圈上,产生相对地过电压或相对相之间的过电压。过电压主要产生在负荷侧,根据已用的氧化锌避雷器(以下简称MOA)参数情况分析,我们有如下的过电压估算值。
  a)按国标G11032-89规定,6kV系统保护电动机MOA运行持续电压为4.0kV,直流电流1mA的参考电压U1mA大于11.3kV,则有6kV高压电动机相对地之间的绝缘承受的过电压。
  若取K=1.25,根据公式(1),则6kV高压电机相对地操作过电压的承受值为
  b)氧化锌避雷器相对地操作冲击电流100A的残压为:
  U100A=K1×U1mA,
  式中定义残压比K1=U100A/U1mA,若能达到K1=1.4已是较高的氧化锌阀片制造水平,故有:
  U100A=1.4×11.3=15.8kV.
  c)在开关断弧截流和多次重燃时,相间过电压为相对地过压的1.5倍,则有:
  U相间=1.5×U1mA=1.5×15.8=23.7kV.
  d)在开关三相同步截流时,相间过电压是相对地电压的2倍,则有:
  U相间=2×U1mA=2×15.8=31.6kV.
  根据以上计算分析,在6kV厂用电系统中,现有的氧化锌避雷器(MOA)在中性点非有效接地系统中,其相对地间的操作过电压的保护是可以达到要求的,但持续的运行电压会对氧化锌阀片造成损坏,并且相对相间的操作过电压是根本起不到保护作用的。为此,必须考虑采用更加有效的、可靠的过电压保护装置并安装在合理的位置,以确保6kV厂用电系统及设备的安全。
  3操作过电压的抑制对策
  在现有的6kV厂用电系统中,普遍采用的是在母线上安装三星形接线的氧化锌避雷器(MOA),根据上述的分析可以明确:氧化锌阀片的持续运行电压对阀片的老化损坏是很严重的,其次它对相间过电压的幅值起不到保护作用,故高压电机的绝缘击穿,相间导体发生闪络短路的现象仍时有发生。
  为此,我们多方了解、分析并参考了有关厂家的技术资料,认为采用带串联间隙的氧化锌避雷器(带间隙的MOA),并将原有的三星形接线方式改变为四星形接线,即三叉戟式过电压保护器(简称T)可以满足并实现抑制相间过电压的效果,其优越性详见如下分析。
  3.1T过电压保护器采用了间隙和氧化锌阀片组成
  这种组成方式使两者互为保护,使正常运行中无持续的运行电压阀片的老化问题得以解决,其次间隙在续流时易损坏,可氧化锌阀片能使之无续流,两元件发挥各自优点,又弥补了各自的缺点。
  3.2T过电压保护器采用了四星形接线
  这种接线方式可将相间过电压大大降低,据有关数据测量与常规避雷器相比,相间过电压下降了60%~70%,可靠地保护了设备(参见图1所示)。
  

  3.3采用了性能良好的氧化锌阀片
  间隙动作后,立即熄弧,无续流、无截波。间隙不再承担灭弧任务,通流量减小,其寿命达到100000次以上,并且间隙结构简单,数量较少,其冲击系数可以为1,放电电压值不随放电波形变化而变化,保护的性能优良。
  3.4相对地、相对相保护电压值降低
  T过电压保护器可令相对地、相对相保护电压值降低,将操作过电压可靠地限制在被保护设备的绝缘允许范围内,同时在单相接地,间隙性弧光接地和谐振过电压下长期安全运行。
  4安装位置的分析
  由于真空断路器开断时,真空泡内触头在开距很小的情况下,能产生击穿,而在重击穿的高频电流过零时又具有强烈的熄弧能力,故具备了三相同步开断的条件,为此,氧化锌避雷器只安装在6kV厂用系统的母线上,其过电压的保护功效是极其有限的。特别是对高压电机和变压器负载在开断时截波过电压和三相同步开断时,过电压的产生主要体现在负荷侧,直接对设备产生危害。所以经分析,除了在母线上安装三星形氧化锌避雷器外,应在开关主变压器侧和高压电动机侧加装T过电压保护器,更加可靠地对设备给予直接的保护,其安装位置如图2所示。
  
  
  
  图2保护安装处的位置
  
  
  5实施效果
  云浮电厂在1号、2号机组6kV厂用电系统的上煤机、排粉机开关改造中加装了T过电压保护器,运行至今(近两年时间),除了因电动机轴承磨损损坏所引起的故障外,电动机出现相间导体闪络短路和相对地绝缘击穿的现象还未发生过,证明加装T过电压保护器后,6kV厂用电系统的安全运行有了很大提高。
 

 
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