相间过压保护器故障分析与防范

相间过压保护器故障分析与防范相间过压保护器故障分析与防范 1 保护器的保护原理保护器的保护原理 1 1 相间过压保护原理 当 a b c 三相中 任意两相发生过电压时 p1 p2 p33 个保护单元中的相应两相则通过各自的间隙组件 两两并联后 再通过 p4 放电保护 氧化锌阀片导通限压 过电 压消失后 因氧化锌阀片的泄漏电流很小 放电间隙组件自动 恢复 1 2 相对地过压保护原理 当 a b c 三相中 任意一相与地发生过电压时 p1 p2 p33 个保护单元中的相应一相和接地相 p4 之间通过各 自的间隙组件串联放电保护 2 某电厂某电厂 mop 6d 相间过压保护器故障情况相间过压保护器故障情况 2 1 真空接触器和熔断器回路故障跳闸 732 开关故障跳闸 检查发现 接触器 a b 相熔断器熔丝 熔断 过电压保护器 a b 相间击穿 解体后测 a b 两相电阻 片绝缘电阻均为零 a 相电阻片瓷面有一击穿烧熔痕迹 b 相放 电间隙烧毁 2 2 真空断路器回路故障跳闸 720 开关故障跳闸 现场检查发现 过电压保护器爆炸 断路器间隔后柜门被气浪冲开 隔板变形 当天下午 706 708 开关相继故障跳闸 现场检查发现 过电压保护器爆炸 断路器间隔后柜门被炸出 隔板变形 出 线硅橡胶绝缘层烧尽 电缆头三相绝缘层均烧毁 故障进一步 扩大为 6kv 母线短路 3 原因分析原因分析 3 1 氧化锌电阻片质量分析 1 氧化锌电阻片在正常情况下承受运行电 压 其流过的阻性电流分量是很小的 阻性电流分量的大 小决定于电阻片的伏安特性 电阻片的伏安特性因配方和制造 工艺而异 随着运行时间增大 其阻性电流也逐渐增大 引起 电阻片特性的劣化 2 电阻片的阻值与温度有关 电阻片温度升高时 泄漏电 流增大 导致劣化加剧 而劣化又影响热稳定性 3 在上述因素的叠加作用下 再加上这批过压保护器电阻 片的质量有问题 伏安特性达不到保护的要求 则在发热大于 散热时就会发生热击穿 使电阻片损坏 3 2 运行切换产生过电压分析 由于辅机较为频繁的定期切换运行方式 在操作过程中产 生的操作过电压 也会使电阻片泄漏电流增大 加剧老化 且 电阻片具有累积效应 在电 热的双重作用下 可能发生热击 穿和电击穿 3 3 设计原理分析 设计不合理 制造存在缺陷 内部构件耐压 散热性能不 能满足要求 也是导致故障的原因 采用三相四星接线原理 并且每个保护单元电阻片的参数为原系统普通氧化锌避雷器参 数的一半 因而 p4 发生故障时 相对地的保护将降至原参数的 50 在 p1 p2 p3 之一发生故障时 相间保护也将降至原参 数的 50 另外 采用氧化锌非线性电阻串联放电间隙 虽解 决了荷电率的问题 但放电间隙不稳定 表现为 两组间隙 串联 由于杂散电容的作用 工频放电具有不可预见性 由 于氧化锌电阻片的伏安特性呈非线性 使得间隙具有预放电现 象 低于稳定放电值较多 预放电现象表现不稳定 3 4 三相合为一整体的结构分析 mop 6d 型相间过压保护器采用高分子聚合物材料为外壳 及相间绝缘 一次成型 虽然体积小 结构紧凑 但它的弱点 是不利于散热 在电阻片存在质量问题时 此弱点愈显明显 3 5 从交接试验数据分析 在交接试验中发现 17 组的试品中有 5 组的绝缘电阻在工频 放电和交流耐压试验后下降明显 将近占总数的 1 3 可以初步 判定这批产品的质量有问题 这也是造成故障的重要因素 3 6 回路保护配置分析 该电厂相间过压保护器安装于 6kvb 段 6kvb 段采用高阻 接地 保护动作于发信号 对于真空接触器和熔断器组合回路 当 mop 6d 击穿时 熔断器熔丝熔断 故障切除 而对于真空 断路器回路 当 mop 6d 击穿时 由于保护发信号 回路故障 不能迅速切除 导致电阻片发生热崩溃 并产生高能量 导致 过电压保护器爆炸 造成故障进一步扩大 4 防范措施防范措施 对已安装的 mop 6d 过压保护器全部进行更 换 并在选型 安装及运行时采取如下措施 4 1 对保护性能的要求 电阻片应具有良好的非线性伏安特性 陡波影响良好 通 流能力强 使得陡波冲击残压 雷电冲击残压 操作冲击残压 的保护裕度接近一致 在保持工频放电稳定性的同时降低冲击 系数 4 2 对脱扣器的要求 选择的脱扣器应具有准确 安全 可靠的特点 在避雷器 出现异常时能安全释放内部过高的压力 不至造成损坏进一步 扩大 4 3 参数的选择 条件允许时参数的选择应趋于保守 4 4 对电阻片通流容量在出厂试验时的要求 氧化锌电阻片不仅在各种动作负载下能承受住放电能量 而且还必须在放电后 电阻片处于高温状态下 即使有运行电 压作用 泄漏电流有所增加 也不会在持续电压下发生热崩溃 对电阻片放电容量水平的评价指标必须符合以下 3 条规定 1 在雷电过电压或操作过电压作用下不至形成破坏的放电 能量限度 2 反复动作负载试验过程中 参考电压等有关特性的变化 在允许范围内 3 动作负载试验后 温度升高 在持续运行电压作用下 经过规定时间 泄漏电流不应有实质性变化 不发生热崩溃 4 5 防潮的要求 要求密封性能好 严防保护器内部受潮 4 6 绝缘材料的要求 要求耐压水平高 耐脏污 4 7 荷电率选取的要求 荷电率的选取直接影响保护器的使用寿命和可靠性 荷电 率偏高时 可提高保护器的保护性能 但会加速老化 荷电率 偏低时 保护器的保护性能降低 但会减缓老化 可提高其对 暂态过电压的耐受能力 在国外 荷电率一般取为 70 80 4 8 在中性点非有效接地系统中的使用问题 在中性点非有效接地系统中应考虑合理选用保护器 以保 证其保护效果和可靠性 这是由于中性点非有效接地系统一般 无故障自动切除装置 其单相接地允许运行时间可达 2h 或更长 其健全相电压可升高至最高线电压 另外 还应考虑切空线过 电压 切空载变压器过电压 弧光短路接地过电压等方面对保 护的要求 选择时应按 gb11302 的规定执行 4 9 与继电保护的配合 过电压保护应与系统继电保护相配合 以达到理想的保护 效果 4 10 试验标