关于电容器保护用氧化锌避雷器参数设计.doc

关于电容器保护用氧化锌避雷器参数设计1. 概述我司在投标工作中，常涉及FC支路中氧化锌避雷器的参数问题，其中避雷器的通流容量，有些招标文件要求800A，1000A，而我司提供的避雷器通流容量一般为400A。另外准东线27.5kV母线，我司的SVG+FC成套装置中电容器支路保护用氧化锌避雷器曾经发生过爆炸损坏，有分析意见认为是其通流容量不足造成。本文就此问题发表一下个人看法，不当之处，请指正。2. 电容器组保护用氧化锌避雷器选择原则电容器组保护用氧化锌避雷器选择应根据电容器组所在电网的额定电压、氧化锌避雷器连接方式等来确定避雷器的额定电压、起始动作电压（1mA电压）、保护比（压比）和通流容量等主要技术参数。为了确保氧化锌避雷器放电时安全可靠，应对其通流容量进行校核。避雷器的冲击通流容量要足以通过相应的雷电波形和幅值；而其方波通流容量的确定，则应根据其连接方式、系统可能出现的过电压值及电容器容量来确定。2.1 中性点不接地的电容器组的避雷器接线方式对于中性点不接地的电容器组，常规电容器组有下属二种接线方式：图：型氧化锌避雷器连接方式图：型氧化锌避雷器连接方式目前我司采用的电容器组氧化锌避雷器，一般都使用星对地接线（型），这种接线方式优点是线路比较简单，但对避雷器要求较高，即：当电容器组正常分断时，每个避雷器会流过每相电容器存储能量的电流；当电容器组发生一相接地时，非接地相的二个避雷器将流过三相电容器存储的过电压能量的电流。同时这种连接方式的相间过电压水平较高，是二个避雷器对地残压之和。2.2方波通流容量校验校验方法如下： 对于容量已经确定的电容器组，通过氧化锌避雷器的最大方波电流可按下式计算：其中：为通过避雷器的方波电流最大值（A）； 为未接入避雷器时，系统可能出现的过电压峰值（kV）； 为与方波电流对应的避雷器残压峰值（kV）； 为避雷器泄流回路中电容器组的等值电容（）。 对于、氧化锌避雷器接线方式，当发生一相对地短路时，=,C为每相电容器电容量。2.2避雷器通流容量计算通流容量近似表如下：说明：1） 从上表可以看出，对于、型连接方式，只要电容器组容量小于8000kvar、线路过电压倍数在5倍以下时，采用通流容量400A的氧化锌避雷器一般是没有问题的。以后招标文件对避雷器如有特殊要求，可以用上表给以解释。2） 过电压的高低是影响避雷器通流容量的重要因素，如预期的过电压倍数从5倍降低到4.5倍（即下降10%），避雷器的通流容量可降低40%左右。3） 避雷器的通流容量与电容器组的容量的配合关系基本上是线性的。4） 对于35kV、66kV不接地系统，上表原则上也适用，不过电容器组的容量随电压等级的提高呈线性增加，即400A通流容量的氧化锌避雷器，在35kV电压等级下可以保护28000kvar的电容器组。5） 表中数值是按避雷器通流为400A时的残压计算的，随着残压的增减，通流倍数呈反比例变化。2.3避雷器通流能量的校验 为了保证避雷器运行安全，除了需要对避雷器的方波通流容量进行校验外，也需要对事故情况下避雷器的通流容量加以校验。由于目前尚无合适的计算方法，本文给出IEEE的计算方法供参考。按能量表达式： (J) (A) (S)其中： 为线电压峰值； 为避雷器保护水平； 为电容器重燃过电压，一次重燃时，,为相电压峰值，最严重的后续重燃时：；为电源电感；为电容器组一相电容量。 目前国产氧化锌避雷器制造厂尚未给出氧化锌避雷器允许的焦耳通流能量值，校验尚需制造厂提供避雷器最大允许的通流能量值。3. 准东线SVG+FC成套装置主接线简图及主要技术参数3.1主接线简图3.2主要技术参数 准东线SVG+FC项目是电气化铁道项目，主要特点是单相线路，因此SVG+FC项目也是单相装置。其主要参数为： SVG+FC装置电压是单相27.5kV, 一个站二套，其中一套SVG容量是2.8Mvar、FC容量是2.8 Mvar（安装容量）；另一套SVG容量是2.8Mvar，FC容量是2.4 Mvar（安装容量）；二个站共4套。FC回路配置的氧化锌避雷器参数为：型号： YH5WT-42/120 ；通流容量： 400A； 其中： “ YH”表示有机外套金属氧化物避雷器； “ 5” 表示标称放电电流5kA； “ W” 表示无间隙结构； “ T” 表示电气化铁道用。具体参数详见下表：为了说明我司在准东线FC支路氧化锌避雷器参数是否合理，本文将准东线避雷器参数与风电场35kV、轧机系统10.5kV避雷器参数进行比较，列出下表：电气化铁道风电场系统轧机系统备注系统标称电压 （kV）27.53510.5括号内值为各项参数与系统标称电压的比值；黄色参数需换算至有效值。避雷器额定电压 （kV）42 （1.53）51 （1.46）17 （1.62）持续运行电压 （kV）34 （1.24）40.8（1.17）13.6（1.30）直流1mA参考电压 kV65 （2.36）73 （2.09）24 （2.29）操作冲击残压kV(peak)98 （2.52）105 （2.12）34.8（2.34）雷电冲击残压kV(peak)120 （3.09）134 （2.71）45 （3.03）方波冲击耐受电流 (A)600400400标称放电电流 （kA）555 从上表反映出准东线避雷器参数基本合理。另外，由于准东线电容器单相安装容量为2800kvar，相当于三相8400kvar,根据2.2节通流容量近似值表，选用600A的通流容量，也是合理的。4.准东线FC回路避雷器爆炸其他可能原因鉴于上述分析，准东线FC回路避雷器设计基本合理的情况下，避雷器发生事故，本人认为可能原因如下：1） 该只避雷器本身存在缺陷（内部装配不良，使耐压达不到要求；外部污秽严重，运输不当，运行时闪烁短路等）；2）该只避雷器现场安装存在隐患，一般避雷器高压引出端子的连接线应当有一定的自由度，不