供电系统的过电压及其防范措施在化工企业——过电压的防范措施

1、供电系统的过电压及其防范措施在化工企业过电压的防范措施 1防范的基本原则 为了实现对过电压的可靠防护，保证电气设备以及保护器自身的安全运行，必须针对过电压产生的原因、继续时间、量值范围等采用针对性防护措施。一套完备的保护必须具备以下三个要素，缺一不可。 1保护的全面性：保护要合计系统各种可能的过电压，而不是针对某一种工况。如MOA只能限制系统相对地过电压，而对相间过电压则无能为力。 2绝缘配合的可靠性：对过电压防护的目的是为了保护设备绝缘的安全，所以保护装置的参数制定必须与设备的绝缘耐受能力进行合理匹配。 3保护装置自身的安全性：在对电气设备能够可靠保护的前提下，保护装置自身必须能够安全运行，

2、否则，不仅保护不了设备绝缘，反而造成系统中的事故隐患。 2外部过电压的防护 关于直击雷及感应雷过电压，目前国内较多的采纳避雷网、避雷针进行防护；关于雷电侵入波过电压，由于其表现形式主要为相对地过电压，一般采纳MOA加以防护。对这类保护措施，国内应用很多，技术比较成熟，这里不再详述。 3瞬时内部操作过电压的防护 如前所述，内部过电压主要表现为相间过电压，三星型接法的MOA对相间过电压基本没有防护作用，在这种状况下，安装组合式避雷器是一种可行的保护方案。 相关于老式的MOA，KY组合式避雷器一般采纳四星型接法，如图2所示。由A、B、C、D四个保护单元两两组合成六只完整的避雷器，分别保护三相对地过电

3、压和相间过电压，使保护的全面性大大提升，2种电机型避雷器的电气特性对比见表1。 图2 组合式避雷器基本原理 表1 10kV MOA和组合式避雷器电气特性比较表 单位：kV 见表 由表1可见，MOA保护动作后的瞬时残压值偏高，对雷电产生的相对地过电压保护作用比较勉强，对相间过电压完全没有保护作用。而KY组合式避雷器对相地过电压和相间过电压具有同等的保护作用，相对地过电压的保护性能优于避雷器，而相间过电压更是下降了60%70%，保护的全面性以及与电动机绝缘水平25kV配合的可靠性都大大提升。 4间歇性弧光接地过电压的防护 耐受过电压和限制过电压是两个不同的概念，耐受过电压是指避雷器在一定幅值、一定

4、时间的过电压作用下，不会发生异常和爆炸。避雷器必须能够耐受瞬时的内部操作过电压，否则自身安全无法保证。但是，关于间歇性弧光接地过电压，由于其作用时间的不确定性，要求避雷器完全能够耐受显然是不经济、不合理的。对这类过电压，一般采纳中性点经消弧线圈的运行方式，或者安装XHB消弧限压装置。 中性点消弧线圈接地的保护方式主要原理是利用电感电流与电容电流在相位上差180°的原理，用电感电流补偿对地电容电流。但现行所有以消弧线圈制定的自动跟踪补偿或自动调谐是在电网工频50Hz下完成的。电网在单相间歇性电弧接地随时，在健康相非故障相上发生的弧光过电压和通过电弧接地故障点的总电流是幅值较大的高频电流

5、，而电网电容和消弧线圈电感在高频下，两者频率特性是完全不同的，两者在高频下互相补偿或调谐具有一定的难度。即使消弧线圈的感性电流能完全补偿容性电流，中性点位移电压U0将很高。过补偿方式可减小中性点位移电压，但失谐度大，将使线路接地电流太大，电弧不易熄灭，那么弧光过电压仍然存在。所以，消弧线圈自动跟踪或自动调谐可以对电容电流进行一定程度上的补偿，减少弧光接地发生的几率，但是不可能像一些杂志所报道的能“消除弧光接地过电压，甚至在某些状况下可使过电压值更大。 XHB消弧限压装置是在不改变系统运行方式的状况下，采纳计算机集中监测，利用氧化锌ZnO非线性电阻元件与消弧电阻组合限压消弧，基本原理如图3所示。

6、综合控制器ZK通过对信号转换器ST以及电阻输送的信号进行计算处理，判断故障相别及属性，依据过电压性质以及接地属性分别做出处理。 图3 XHB基本原理图 关于瞬时的雷电过电压或操作过电压等，由ZnO电阻对过电压进行限制并汲取其能量，过电压的消除后，系统自动恢复正常工作。如果接地故障是稳定的金属性接地，则ZK仅发出故障相别的指示信号，由微机选线装置查找接地故障点，并警报值班人员进行排除。如果接地故障是间歇性弧光接地，首先由ZnO电阻将过电压限制在一个较低的水平，并提供信号给综合控制器ZK，ZK通过对信号转换器以及ZnO电阻提供的信号进行计算处理，判别出接地故障发生的相别及接地性质，发出指令将对应相的快速电子开关KD闭合，使灭弧电阻投入，系统由不稳定的弧光接地转变为稳定的电阻接地，将弧光消除，把过电压控制在规程同意的范围以内，同时进行故障的查找及排除。 XHB保护方式，可以快速地抑制作用时间长、对系统及设备安全威胁最大的弧光接地过电压，消除谐振过电压。同时，系统中的各类过电压均被限制到较低电压水平，其限制过电压的功能将比装设消弧线圈更可靠、更完善；整套装置限制过电压的机理与电网对地电容电流的大小无关，因而其保护性能不随电网运行方式的改变而变化，电网的扩展也无影响。该装置特别适用于环境比较恶劣但又必须保护供电连续性的冶金、化工等企业。 为了进一步强化系