供电系统的过电压及其防范措施在化工企业——系统过电压分析（2）

供电系统的过电压及其防范措施在供电系统的过电压及其防范措施在 化工企业化工企业 系统过电压分析 系统过电压分析 2 2 电气设备在运行中随的过电压有来自外部的雷电过电压和由于 系统参数发生变化时电磁能产生振荡 积聚而引起的内部过电 压两种类型 按其产生的原因雷电过电压又分为直击雷电电压 感应雷过电压及雷电侵入波过电压 内部过电压主要分为暂时 过电压及操作过电压 在操作过电压中又分为操作电容负荷过 电压 操作电感负荷过电压以及间歇性电弧接地过电压 在化工企业 由于真空断路器的广泛采用 以及电网规模不断 扩大 电缆的使用越来越多 使开断空载变压器及高压电动机 等电感负荷产生的操作过电压和单相接地时电弧不能自熄形成 的间歇性弧光接地过电压越来越严重 成为电网及设备安全运 行的主要威胁 是化工企业不容忽视的问题 究其原因主要是 由于 1 真空断路器分断速度快 灭弧能力强 在开断电感负荷时有 可能不是在电流经过工频零点时熄弧 而是在电流瞬时值尚为 i 时 被迫在极短的时间内下降到零 从而产生截流过电压和 三相同时截流过电压 另外开断后还会产生高频振荡 使断路 器发生多次重燃过电压 主要表现为相间过电压 幅值最高可 以达到 3 5 倍 u 而相地过电压数值仅为相间过电压的二分 之一左右 2 化工企业 6 10kv 系统均采用中性点不接地运行方式 随着 电网规模不断扩大 电缆的使用越来越多 使系统对地电容电 流大幅度上升 在单相接地的故障点电弧不能自动熄弧 从而 发生电弧周期性的熄灭与重燃 出现间歇电弧 引起电网产生 高频振荡 形成过电压 这种间歇性弧光接地过电压幅值可能 超过 3 5u 而且过电压持续的时间可以达到数十分钟或更长 波及范围广 对电气设备危害严重 前述山东某化肥厂的两起事故正是由于上述两种过电压所致 事故发生后 该厂技术人员邀请相关专家及设计部门对系统情 况以及发生故障前后的系统运行工况进行分析认为 电机匝间 绝缘击穿是由于操作过电压造成电机绝缘积累性质伤 最终导 致高压电机的绝缘击穿 而真空开关柜发生爆炸是由于间歇性 弧光接地引起的 目前化工企业对过电压的防护一般只采用安装避雷器 以下简 称 moa 的方法 其接线采用三星型接法 如图 1 所示 执行 国标 gb11032 89 如 10kv 的 moa 的操作冲击电流残压 u 残 25kv 那么 该种保护可以将相对地过电压 uad ubd ucd 限制在 25kv 左右 而对相间过电压 uab uac ubc 的保护是由 两只 moa 叠加完成的 其残压为 u 残 2 25kv 50kv 而运行中 的高压电动机相对地及相间绝缘所能随受的过电压数值可用下 式计算 ur 2ue 1 0 75 k 式中 ue 电动机额定电压 v k 冲击系数 我国一般取 1 15 1 25 当电动机额定电压 ue 10kv 冲击系数 k 取 1 15 时 可以得出 电动机的绝缘耐受能力 ur 25 6kv 对照 moa 的保护水平 u 相 地 25kv ua 相间 2 25kv 50kv 可以看出 该保护方式对系统 中的相对地过电压可以起到一定的保护作用 而对相间过电压 根本无法保护 每次过电压必然对电气设备造成冲击 形成积 累性损伤 使绝缘下降 当绝缘下降到一定程度时 将会加速 其老化 如果电动机绝缘耐受电压低于避雷器的设计保护值 即使在正常运行电压下电动机也会发生绝缘损伤而形成匝间短 路 对间歇性弧光接地过电压 多数化工企业没有针对性的防护措 施 当系统发生单相接地时 系统因有接地电容电流的存在而 形成间歇性弧光接地过电压 其幅值高 持续时间较长 致使