过电压保护器使用现状分析

闫 科,严国庆,顾光镒,陈勇虎,曹学臣

(甘肃金昌奔马农用化工股份有限公司,甘肃 金昌 737000)

过电压保护器使用现状分析

闫 科,严国庆,顾光镒,陈勇虎,曹学臣

(甘肃金昌奔马农用化工股份有限公司,甘肃 金昌 737000)

讲述了氧化锌避雷器事故率低的原因,分析了串联间隙存在的弊端。

避雷器;在线监测;串联间隙;事故隐患

随着电力系统的发展,电网愈加复杂和庞大,受到过电压的侵害的几率也越来越高,针对大气过电压的防治,目前国内外主要使用金属氧化物避雷器(氧化锌避雷器),其具有残压低、无续流、动作时延小、通流容量大等优点,在限制大气过电压方面起到较大的作用,得到了大面积的使用。因氧化锌材料本身的特点,每年的淘汰率居高不下,上世纪90年代初的统计数据约为5%(相/每年),近期随着氧化锌阀片质量的提高,淘汰率降到了2%(相/每年),产品的事故率却不高,基本上在0.18%(相/每年)左右,110 kV及以上的避雷器事故率更低,究其根本原因,主要是因为每年的预防性试验可以检测出大批量不合格的产品,而且高电压等级的避雷器安装在线监测仪可以实时监测产品的好坏,从而可以避免很多事故的发生,将问题在萌芽状态下处理掉,确保电力系统供电安全。

随着真空断路器的使用,取代原先的少油开关,相比较而言,灭弧能力得到了强大的提升,但随之而来的操作过电压幅值也提升了数倍,因此防治操作过电压的产品也进入电力系统。使用最为普遍的带间隙三相四柱组合式过电压保护器,在中性点不接地中压输配电系统中被广泛应用的历史已近20年。它的一些突出优点已在多篇文章中得到了充分的论述。如发表于2002年第3期《防爆电机》的“真空断路器操作过电压分析及限制措施”一文中指出:

1)在 TBP中采用间隙,使氧化锌和间隙互为保护,间隙使氧化锌荷电率为零。

2)不存在老化问题,氧化锌良好的伏安特性又使间隙放电后无截波、无续流,间隙不再承担灭弧任务,提高了寿命。

3)TBP通过改善间隙的结构及合理选择间隙之间的介电系数,使冲击系数接近于1。

4)TBP采用四星形接线方式,可大大降低相间过电压,与常规氧化锌避雷器相比相间过电压下降了60%～70%,保护的可靠性大为提高。另外,相间及相对地的保护水平相同,保护电压值低,可将操作过电压可靠限制在被保护设备的绝缘允许范围内。(TBP为某带间隙三相四柱组合式过电压保护器的型号)。

这些优点许多论文多次摘录,也有着让人信服的理由,但是就是因为有了间隙的存在,也引发了一些其他的问题。

首先,间隙的存在,切断了氧化锌阀片与电力系统的联系,同时也切断氧化锌阀片与监测设备和检测设备的联系。1台带串联间隙的过电压保护器从组装结束后,一直到产品发生事故,没有办法测出氧化锌是否老化,是否受潮,是否损坏,也就没有办法保证产品的安全运行,正常的预防性试验只是检测工频放电电压,这个检测项目只能检测间隙的状态,除非间隙发生重大形变,否则这个检测项目作为预防性试验便一点意义也没有。在线监测仪也失去了作用,由此引发的问题是,在企业的电力系统内所有的带串联间隙的过电压保护器都会以爆炸而结束自己在系统内的使用寿命。据不完全统计,目前在使用的带串联间隙的过电压保护器有40多万台,而且这个数量还在增加,企业的电力系统处于极不安全的状态。

其次,因为间隙不承担灭弧能力,因此间隙的制造工艺较差,通流能力极弱,正常检测时的工频放电电压试验都会造成间隙表面灼伤,可想而知,在过电压的情况下间隙会发生什么样的变化,在强电流下,金属分子游离,喷射在支撑间隙的高压瓷环上,导致高压瓷环表面短路,导致氧化锌阀片直接串接到系统中,因其结构是三相四柱式,每相参数仅为正常避雷器的一半,但很多厂家过分依赖间隙的隔离作用,降低氧化锌的直流参考电压,使带串联间隙的三相四柱式的过电压保护器每相的参数比避雷器参数的一半还要低,以10 kV为例,正常避雷器的直流参考电压为不小于25 kV,但带串联间隙三相四柱的过电压保护器单相的直流参考电压仅为11.2 kV,这样在间隙损坏的情况下,荷电率最高可达95.8 %,极易发生事故。

综上所述,间隙的存在虽然有着许多优点,但带来的缺点对电力系统来说,就像一个一个不定时的重磅炸弹,三相四柱式的结构虽然可以保护相间,也节省了很多材料,但是带来的荷电率较高也给产品寿命带来了隐患。因此需要一种可以在线监测、可以有效预防的组合式产品,用来保护中压系统的操作过电压,同时过电压防护是保护系统绝缘的基础,避雷器的智能监控也是发展现代智能电网的一个基础和趋势。

TM 862.1

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1005-8370(2011)03-15-02

2011-04-19