20KV电网氧化锌避雷器的正确选用

20kv20kv 电网氧化锌避雷器的正确选用电网氧化锌避雷器的正确选用 装设氧化锌避雷器是保护电气设备免遭大气过电压损坏的主要 手段 也是防护某些内过电压的重要措施 苏州工业园区 20kv 全电缆网络是国内从未有过的配电网络 对于这种配电 网络是否需要装设避雷器 如果需要应如何选择 这是一个必 需研究的课题 1 20kv 全电缆配电网络装设避雷器的必要性 园区规划面积为 70km2 负荷预测达 3 5 万 kw km2 配电电压 采用 20kv 并且全部电缆出线 中性点采用经小电阻接地的方 式 电阻为 20 允许通过单相接地短路电流的时间为 10s 但由于作为这一系统电源的 220kv 线路和部分 110kv 线路还 是采用架空线 所以变压器的 20kv 侧及变电站的 20kv 配电 装置还是有高 中压侧感应过来的过电压的威胁 因而仍需有 防止大气过电压的措施 开断电容器组和大的 20kv 电缆也需 有防止内过电压的手段 所以装设氧化锌避雷器仍是必要的 2 20kv 全电缆配电网络避雷器的选择 2 1 避雷器技术参数的选择 正确选用这一系统的避雷器 对 20kv 电网乃至主变压器的安 全可靠运行是十分必要的 但由于国内以往没有 20kv 这一配 电电压等级 所以国标 gb11032 2000 交流无间隙金属氧化物 避雷器 以下称文献 1 对这一等级电网的氧化锌避雷器参数 没有作出明确的规定 因此根据电科院和苏州供电局合作为该 系统所作的研究报告 g9613 以下称文献 2 并参考文献 1 和 dl t613 1997 进口交流无间隙金属氧化物避雷器技术规范 以 下称文献 3 的原则 对氧化锌避雷器的技术参数进行选择 1 氧化锌避雷器的额定电压 ur 按文献 3 表 4 的推荐值 对非直接接地并能在 10s 及以内切除 故障时 对 10 kv 系统为 13kv 推算到 20 kv 系统则应为 26kv 但再按该文献之表 5 保护发电机避雷器额定电压推荐值 查出发电机额定电压为 20 kv 时 推荐 ur 值为 25 kv 而文 献 2 推荐值也为 25 kv 此一数值约为系统接地时健全相电压 的 1 1 倍 加之国产中压避雷器有较高的工频过电压耐受能力 所以选定额压电压为 25 kv 是具有较大裕度的 由于按国际 iec 标准生产的进口中压避雷器在额定电压下的耐 受时间只有 10s 比国产中压避雷器要短得多 为提高避雷器的 工频电压耐受能力 防止工频过电压时由于氧化锌避雷器损坏 而影响电网的安全运行 在选用进口氧化锌避雷器时 如 abb 公司的 mwd 型 宜提高一个等级 一般以 27 5kv 为好 这就可使它和国产 25 kv 避雷器有相近的工频电压耐受能力 以使在系统发生单相接 地等情况出现工频过电压时也能正常运 行 2 最大持续运行电压 uc 一般情况下 uc 0 8ur 文献 3 且 uc 应不小于 um 系统最 高运行电压 这样 uc 应为 20kv 文献 2 之推荐值也为 20kv 因而最大持 续运行电压选择为不小于 20 kv 选用按 iec 标准生产的进口 氧化锌避雷器时 如 abb 公司的 mwd 型 宜选用 22kv 避雷器的额定电压和持续运行电压分别采用 1 和 2 所确 定的数值后 将使氧化锌避雷器具有较高的工频过电压耐受水 平 从而在系统发生的单相接地后 保护动作跳闸前的几秒钟 内 健全相电压即使升高到线电压 也不会危及避雷器的安全 运行 从而提高了配电网的可靠性 3 标称放电电流 按文献 3 对 3 66kv 系统的配电网和电容器之标称放电电流 一般均定为 5ka 这也正是一般 10kv 和 35 kv 电网所采用的 因而本系统也选择为 5ka 4 雷电冲击保护水平 电气设备全波冲击绝缘水平与雷电冲击保护水平之比值不得小 于 1 4 文献 3 20 kv 系统电气设备的全波冲击耐受电压为 125 kv 所以避雷器 5ka 8 20 s 下的残压应不大于 89kv 125 1 4 文献 2 推荐值为 65 1 kv 雷电保护因素将达到 1 92 具有很大裕度 所以选用的避雷器在 5ka 8 20 下的残压 值为不大于 66kv 裕度还是相当大的 5 操作冲击残压 按文献 3 之 5 4 3 条 操作冲击电流为 500a 30 60 由于园区 20 kv 系统为全电缆系统 系统电容相当大 所以不论是母线 上装用还是用来保护电容器的避雷器都应有较低的操作冲击电 流残压 由参考文献 之表 8 典型的并联补偿电容器用避雷器 参数 可算出 ur 为 17 kv 和 51 kv 避雷器的雷电冲击残压和 操作冲击电流残压之比均为 1 28 而 20 kv 系统用避雷器之 ur 为 25 kv 雷电冲击残压为 66 kv 如雷电冲击残压与操作冲击电 流残压之比也选为 1 28 则操作冲击残压应为 51 6 kv 文献 2 推荐此值为 55 3v 考虑到雷电保护系数较高 有较大的裕度 选用文献 2 的推荐值还是比较合适的 所以可选择操作冲击电 流残压为不高于 55 kv 6 直流 1ma 参考电压 uimad c 根据文献 1 之表 8 中压避雷器的 uimad c 与额定电压 ur 之 比一般均不小于 g18 1 gif 则 ur 25 kv 时 uimad c 应不小于 35 4 kv 文献 2 的推荐值 也为此值 所以可选择 uimad c 为不小于 35 4 kv 7 2ms 方波通流容量 按文献 1 之表 16 对并联补偿用电容器 2ms 方波电流冲击为 400a i2000 当保护电容器用避雷器采用正常的星形接线方式时 400a 的方波通流容量允许保护 22 kv 级电容器组的容量为 q u i2000 1 075 22 400 1 075 8186kvar 按文献 2 要求母线和馈电电缆之末端装设之避雷器的 2ms 方 波通流容量为 500a 这样就统一采用 2ms 方波电流冲击为 500a 当然如所保护的电容器组容量超过 104kvar 时 就需另 行计算新选择此一参数 以确保安全运行 8 避雷器的绝缘水平 无电阻片 因为所用的 20 kv 开关柜 其绝缘水平是按 iec 标准确定的 即 1min 工频耐压为 50 kv 8 20 s 雷电冲击全波耐压为 125 kv 所 以避雷器 无电阻片 的绝缘水平也应不低于上述数值 由于避雷器均为户内安装 避雷器外套的公称爬电比距可按 20mm kv 选用 2 2 避雷器的选择 按照上面的分析和苏州供电公司目前的使用情况 园区 20kv 配电网络母线选用 3eg5 型氧化锌避雷器 保护电容器选用 hy5wr 26 66 型氧化锌避雷器 其主要技术参数见表 1 y1801 gif 3 使用情况及改进建议 从运行和预防性试验结果看 目前在我局 20kv 电网上所运行 的避雷器还没有出现异常 并且变电站和开闭所都没有发生过 电压事故 但由于运行时间不够长 工频过电压的情况也很少 所以额定电压偏低和方波通流容量过小的 3eg5 型避雷器实际