浅析高压电机的防雷保护

吴作奎

[摘 要]目前我矿井下水泵房、各风井以及提升设备主要动力均为旋转高压电机，而凡口铅锌矿属于雷区，电机的防雷保护至关重要。本文就我矿高压电机的防雷保护原理及实际应用作简要介绍。

[关键词]电动机 防雷保护 带电缆进线 不带电缆进线

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）02-0233-01

我矿井下水泵房、风井、提升系统、选矿厂500kw及以上电动机多达50多台。电动机为我矿的安全和生产提供主要的动力，而凡口矿属于典型的雷区，所以电机的防雷保护尤其重要。

雷电放电所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。从电力工程的角度看，雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一。此外雷电放电所产生的巨大电流，也会造成设备的损坏。

由架空线路供电或仅经过一段100m-500m的电力电缆供电的高压电机，由于它们的架空线路敞露在大气中，易于受到雷电活动的影响。而高压电机的绝缘水平比变压器低，沿架空线路入侵的雷电波对它的威胁较大，因此应采取必要的防雷保护措施。

一、 旋转高压电机防雷保护的特点

1、 在相同电压等级的电气设备中，旋转电机的绝缘水平是最低的。在制造过程中可能会产生气隙和受到损伤，绝缘质量不均匀，容易发生局部游离等而使绝缘逐渐损坏。

2、 电机本身的机械运动会导致发热、疲劳损伤、老化等因素使得绝缘降低。

3、 电机绕组匝间电容很小，不能很好的改善冲击电压分布的作用。

4、 电机绕组中性点不接地，三相进波时在直角波头的情况下中性点电压可达进波电压的两倍，必须对中性点采取保护措施。

二、不带电缆进线的电机防雷保护

1、图1是单机容量为500kw-6000kw或处在雷电较弱地区的高压电机防雷保护接线图。此保护接线图中，在长为L的架空进线段设避雷线或避雷针进行直接雷击的保护，L一般为450m-600m。若雷击落在该保护段以外时，雷电波需经过保护段向电机侵入。当经过该保护段时，管型避雷器1F和2F逐次击穿放电，从而降低雷电波的幅值。同时雷电波经过保护架空线路时，其幅值也逐渐衰减。这样使到达电机母线上的雷电波幅值大为减少。

2、在进线开关前装设的阀型避雷器3F，主要用来保护处于开路状态的高压断路器或隔离开关。装在电机母线上的磁吹阀型避雷器4F，其放电残压不大，用来保护电机免收雷电冲击波的危害。为了降低其残值，4F磁吹阀型避雷器的接地电阻不应超过2欧姆。

3、为了保护电机的匝间绝缘和防止感应过电流，要求侵入电机的雷电波的波头陡度小些，因此在母线上装设0.5uF-1uF的电容器C.当雷电波经过电容器时，电容器吸收一部分电荷，可使雷电波波头陡度有所下降。

4、高压电机的三相定子绕组通常采用Y接线，其中性点对地是绝缘的。当雷电波侵入电机到达中性点时，通过装于电机定子绕组中性点处的阀型避雷器5F将雷电流泄入大地。装于该中性点的避雷器的额定电压不低于最大运行相电压。

三、 具有电缆进线的电机防雷保护

1、在雷电活动比较强烈的地区，为了加强高压电机的防雷保护，而采用有电缆进线段的保护接线，如图2所示。

当雷电波涌到线路电缆段前方时，装在该处的阀型避雷器1F放电。此时除部分雷电侵入电缆芯线继续前进外，其余部分雷电流经1F阀型避雷器后沿两条通路流入大地：一条是主要放电通路，它只经过1F阀型避雷器的接地电阻入地；另一条放电通路是由电缆的首端电缆头接地线、电缆的金属外皮、电缆末端的电缆头接地线和磁吹阀型避雷器2F的接地电阻入地。

2、 当雷电电流流经金属外皮时，由于互感的作用，在电缆上势必产生一个互感电势，其方向恰与流经芯线上雷电流的方向相反，从而降低了电流的幅值。靠电缆进线段的防护作用可以有效地将流经磁吹阀型避雷器2F的雷电流限制在3KA以下。这样即减轻了2F的负担，又降低了残压，从而提高了防雷效果。同时由于电缆具有较大的电容，雷电电波通过电缆芯线时也会使其波头较为平坦。

四、 结束语

从我矿高压电机的防雷保护应用实践便知，防雷是一项系统工程，提升防雷的稳定可靠，减少或者避免雷击导致设备损坏任重而道远。相信随着科技的发展，电机的防雷保护能向着性能更稳定可靠，有效减少雷击破坏。

参考文献

[1] 高电压绝缘技术.朱德恒 主编.

[2] 高电压技术. 常美生 主编.