金属氧化物或过电压保护器避雷器试验方法.doc

金属氧化物避雷器(或组合式过电压保护器)试验方法一.测量绝缘电阻使用兆欧表绝缘电阻值35kV及以下的避雷器2500V兆欧表1000M35kV以上的避雷器5000V兆欧表3000M500kV避雷器2500V兆欧表测量其底座绝缘电阻1000 M二.测量直流1mA时的监界动作电压U1mA。测量避雷器或过电压保护器的U1mA主要是检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求。测量接线通常可采用单相半波整流电路，各元件的参数随被试避雷器或过电压保护器的电压等级不同而不同，如图1、图2和图3所示。试验变压器的额定电压应略大于U1mA；硅堆的反峰电压应大于2.5U1mA；滤波电容的电压等级应能满足临界动作电压最大值的要求，电容为0.10.5F。根据规定，整流后的电压脉动系数应不大于1.5%。经计算和实测证明，当C=0.1mF时，脉动系数小于1%。直流电压一般可采用Q3-V型或Q4-V型静电电压表测量。测量中应注意的问题是准确读取U1mA。因泄漏电流大于200mA以后，随电压的升高，电流急剧增大，故应仔细地升压，当电流达到1mA时，准确地读取相应的电压U1mA。测量时应防止表面泄漏电流的影响。测量前应将瓷套表面擦试干净，同时应考虑气温的影响，当避雷器阀片的U1mA的温度系数约为0.05%0.17%，即温度每增高10，U1mA约降低1%，必要时可进行换算。对测量结果采用比较法进行判断，规程规定，U1mA与初始值相比较，变化应不大于+5%。三.测量0.75U1mA直流电压下的泄漏电流由于0.75UU1mA直流电压值一般比最大工作相电压（峰值）要高一些，测量此电压下的泄漏电流主要检查长期允许工作电流是否符合规定，因为这一电流与避雷器的寿命有直接关系（一般在同一温度下此泄漏电流与寿命成反比）。测量时应首先测出U1mA，然后再在0.75U1mA下读取相应的泄漏电流值。根据规程规定，0.75U1mA 下的泄漏电流值应不大于50A。四.测量运行电压下的交流泄漏电流在交流电压作用下，避雷器的总泄漏电流包含阻性电流（有功分量）和容性电流（无功分量）。在正常运行情况下，流过避雷器的主要电流为容性电流，阻性电流只占很小一部分，约为10%20%左右。但当阀片老化，避雷器受潮、内部绝缘部件受损以及表面严重污秽时，容性电流变化不多，而阻性电流却大大增加，所以测量交流泄漏电流及其有功分量是现场监测避雷器的主要方法。五.测量运行电压下的交流泄漏电流金属氧化物避雷器试验报告 电试-20工程名称： 装置地点： 试验日期： 年 月 日系统名称： 盘号： 温度： 湿度： % RH 委托单位： 执行标准：GB50150-2006 一、 铭牌数据：型号 额定电压制造厂 二、 试验数据： 使用仪器： 相别ABC厂号绝缘电阻测量：高压侧对地（M）直流1mA参考电压U1mA（KV）泄漏电流测量：施加0.75倍U1mA电压，流过避雷器的电流值（A）运行电压下的阻性电流（A）运行电压下的全电流（A）三、结论及其它： a) 做试验时应从电器设备中拆除过电压保护器。b) 直流1mA参考电压：在过电压保护器两端施加直流电压（直流电压的脉动部分不大于 1.5%），待流过过电压保护器的电流稳定于1mA后，读出的电压数值不得小于说明书中规 定值。c) 泄漏电流测量：在过电压保护器在任意两端施加0.75倍直流1mA参考电压（直流电压的脉 动部分不大于1.5%），流过过电压保护器的电流不大于50A。d) 无间隙过电压保护器不允许做工频放电电压试验。 试验： 复核：附录1：过电压保护器JPB 概述和用途：三相四线式组合式过电压保护器，简称JPB。是一种新型的过电压保护装置。它广泛地用于电力、冶金、油田、化工、煤炭等行业。可用于保护电动机、电炉、开关、变压器、电容器及电缆等电器设备，保护功能完善，增加了相-相间保护， 解决了相间操作过电压幅值过高对电气设备的损坏，是传统的避雷器所不具备的。 保护性能及安全可靠性：由于采用了间隙元件和氧化锌电阻阀片的相结合。由于采用了间隙，无续流，保护器的安全得到了可靠保证，寿命大为延长。 JPB产品型号及主要技术参数：产品型号系统额定电压kV(有效值) 保护器额定电压kV(有效值) 1.2/50冲击放电电压峰值500A操作冲击电流残压峰值 标称放电电流下残压峰值保护对象 类型 JPBHY5CZ2-3.8/128.533.8121012变压器开关母线线路电站设备电站型 JPBHY5CZ2-7.6/241967.62419.524JPBHY5CZ2-12.7/41291012.7413341JPBHY5CZ2-42/12488354212498.6124JPBHY5CD2-3.8/93.153.877.49保护对象电动机 电机型 JPBHY5CD2-7.6/176.37.6141417JPBHY5CD2-12.7/2910.512.7252429JPBHY5CR2-3.8/128.533.8121012保护对象电容器组电容器型 JPBHY5CR2-7.6/241967.62419.524JPBHY5CR2-12.7/41291012.7413341JPB(H)Y5CR2-42/12488354212498.6124 接线原理图： 在运行前应做预防性试验及外观检查预防及检测：1、工频放电试验：试验前保护器的四个接线端子应从电气设备拆下， 然后逐项进行相相、相地之间的工频放电。测试时，从零均匀开压，观察电流表的变化，当电流突变时，表明保护器动作放电，此时电压为工频放电电压值，放电后，应在0.2s内切断工频电源。每次测量间隔不小于15秒。多次测量，求平均值，该值不应小于说明书中规定参数值的85%。2、电导电流测量：在保护器各单元之间施加保护器的额定电压，测流过保护器的电流不应大于20A。过电压保护器TBP 概述：三相组合式过电压保护器又叫TBP，是一种取代传统避雷器的新型过电压保护器，它能可靠的对被保护电器设备完成相地和相相之间的过电压保护，使被保护设备的绝缘免受雷电和操作等过电压的损坏，是普通的氧化锌避雷器所不可相比的。 选型：用户可根据被保护电器设备的不同选用相应的过电压保护器，电压等级有：380V、3kV、6kV、10kV、35kV等多种规格和用途的产品供用户选择。 结构特点和安装尺寸：1.本产品结构采用四星形接法，过电压保护器、分别采高压电缆引线，大大缩小了相间距离。由于采用对称结构，其中任意三个可分别接、三相，另一相接地。 用途：主要用于电厂和工厂用电系统，保护变压器开关、母线、电动机、发电机、线路、电容器组等电器设备，限制大气过电压和操作过电压，对电器设备起到可靠的保护作用。产品型号保护对象额定电压kV(有效值) 保护器额定电压kV(有效值) 标称放电电流下残压kV2ms方波冲击电流耐受A 保护对象图号TBP-0.50.380.5加油站、电气设备1TBP-A-3.8F200电动机2TBP-A-7.6F6.37.625200TBP-A-12.7F10.512.741.5200TBP-B-7.6F67.625400发电机、变压器、母线、开关、线路 TBP-B-12.7F1012.741.5400TBP-B-42F/2003542160400TBP-B-42F/400WE35421604003TBP-C-3.8F33.89.5400电容器2TBP-C-7.6F67.627400TBP-C-12.7F1012.745400TBP-C-42F/2003542150400TBP-C-42F/400WE35421504003TBP-O-4.6F200电机中性点2TBP-O-7.6F10.57.625200 预防及检验：在投入运行前或使用五年后，应做预防性试验，试验分别在相相，相地每两单元之间进行，检验项目及方法如下：a) 做试验时应从电器设备中拆除过电压保护器。b) 直流1mA参考电压：在过电压保护器两端施加直流电压（直流电压的脉动部分不大于 1.5%），待流过过电压保护器的电流稳定于1mA后，读出的电压数值不得小于说明书中规 定值。c) 泄漏电流测量：在过电压保护器在任意两端施加0.75倍直流1mA参考电压（直流电压的脉 动部分不大于1.5%），流过过电压保护器的电流不大于50A。d) 无间隙过电压保护器不允许做工频放电电压试验。三相组合式避雷器 概述：过电压保护器（组合式避雷器）是一种取代传统避雷器的新型过电压保护器，它能可靠地保护电气设备的相-相之间绝缘免受过电压的损坏，对相-地、相-相同时提供过电压保护。这是普通氧化锌避雷器所不可相比的。过电压保护器（三相组合式硅橡胶氧化锌避雷器）有以下特点：体积小、重量轻、密封性能好，防潮防爆，耐碰撞，安装灵活，运输无破损。 接线方式：产品标有“”符号单元避雷器直接接地线或接放电计数器， 其余单元避雷器分别接在系统、三相即可。 预防及检验：在投入运行前或使用五年后，应做预防性试验，试验分别在相-相，相-地每两单元之间进行，检验项目及方法如下：a) 直流1mA参考电压：在避雷器两端施加直流电压（直流电压的脉动部分不大于 1.5%）， 待流过避雷器的电流稳定于1mA后，读出的电压数值不得小于表1中的规定值定值。b) 泄漏电流测量：在避雷器两端施加0.75倍直流1mA参考电压（直流电压的脉动部分不大于 1.5%），流过避雷器的电流不大于50A。c) 无间隙避雷器不允许做工频放电电压试验。配电型无间隙金属氧化物避雷器产品型号系 统标 称电 压kV(有效值)避雷器额 定电 压kV(有效值)避雷器持续运行电压kV(有效值)直 流1mA参考电压 kV(有效值)2ms方波通流容量A残 压伞径mm高度Hmm图号雷电冲击电流陡波冲击电流操作冲击电流kV（峰值）Y5WS-5/15354.07.510015.017.312.8852531YH5WS-5/15801842Y5WS-10/306108.015.010030.034.625.6852531YH5WS-10/30801842Y5WS-12/35.810129.618.010035.841.230.6853051YH5WS-12/35.8852572Y5WS-15/45.6101512.023.010045.652.539.0853051YH5WS-15/45.6852572Y5WS-17/50101713.625.010050.057.542.5853051YH5WS-17/50852572 结构尺寸图：ZR 阻容吸收器 产品用途：真空断路器、真空接触器在开、合、开断电动机、电抗器和变压器等感性负载时，容易产生截流过电压、多次重燃过电压以及三相同时开断过电压。阻容吸收器能有效限制由真空断路器、电动机、变压器等产生的过电压的专用设备。 产品特点：本厂的阻容吸收器和目前市场上的阻容吸收器相比有以下特点：1、体积小、是目前市场上阻容吸收器的1/3。2、能有效地控制电动机、发电机、变压器、开关等产生的过电压。3、保护设备的相对地和相对相之间的操作过电压。4、爬电距离大，能适用于重污染地区。 型号含义： 使用条件：1、户内型2、环境温度：不低于-25，不高于+403、海拔高度不超过5000mm4、相对湿度：不大于97%（25）5、电网频率：4852Hz（50Hz系统）6、爬电比距大，能适用于重污秽场所使用。 结构形式及接线方式图：阻容吸收器采用四极式、为三相连体，分别用高压电缆引出，相为公共接地线，外绝缘采用阻燃绝缘材料用高温压制成一体。FS系列阀式避雷器 用途：FS系列阀式避雷器用作保护配电变压器和电缆头等电气设备免受大气过电压的损害。它适用于：1、室内和室外：使用地点环境温度-40+40。2、使用地点海拔高度不超过1000m，高于1000m地区，采用高原型避雷器。3、安装地点可能出现相对地最高工频电压不应大于避雷器的额定电压。它不适用于：有严重污秽和剧烈振动的地方。特 性 表产品型号系统标称电压kV(有效值)额定电压kV （有效值） 工频放电电压kV （有效值） 1.2/50s冲击放电电压不大于kV（峰值）标称电流残压(8/20s)不大于kV（峰值）电导电流重量(kg)直流试验电压(kV) 电流(kV) 3kA5kAFS4-333.89112116174不大于10 2.2FS8-33.0FS4-3G2.5FS4-667.6161935283073.0FS8-64.1FS4-6G3.6FS4-101012.72631504750104.2FS8-106.2FS4-10G5.0 使用注意事项：1、避雷器在运行前后应做预防性试验，在运行中的避雷器每隔12年应做一次，其项目有：(1) 泄露电流的测量，于避雷器两端加以特性表中所规定的直流电压（直流电压的脉动不大于1.5%），流过避雷器的泄露电流应符合特性表的规定。(2) 绝缘电阻试验：用2.5kV摇表来测量其绝缘电阻，阻值不作规定，但每次试验结果应相近。(3) 工频放电电压测量：在避雷器端加以50Hz交流电压，在能正确读出电压数值的前提下，从零值起均匀升压到避雷器放电止。放电时流过避雷器的电流应限制在0.20.7A，放电后应在0.5s内切断电源。每只避雷器的测量次数不得少于3次，每次测量的时间间隙不得少于10s，其值应符合特性表中的规定。2、在运输和贮存时，应将避雷器正置立放。3、在运行中，避雷器原有刷漆部分应每隔1-2年刷漆一次。4、安装时，避雷器顶端引线的水平拉力应不大于294N（30kgf）。附录2：真空断路器操作过电压的保护方式分析比较摘要：分析比较了在高压厂用电系统中保护真空断路器操作过电压的几种方式，提出在工程设计中采用何种保护方式的建议。关键词：操作过电压； 保护方式； 分析比较； 工程设计 随着电力系统的不断发展，发电厂对厂用电系统断路器的选择要求也越来越高。由于真空断路器开断容量大，可频繁操作，检修周期长，并可实现高压厂用配电装置的无油化，所以在发电厂厂用电系统中得到广泛应用。但因真空断路器本身具有强烈的熄弧能力，在操作过程中极易产生对设备绝缘危害很大的操作过电压。过电压形式主要有截波过电压，重燃过电压和同步开断过电压。为确保保护真空断路器操作的厂用电气设备安全运行，必须安装操作过电压保护装置。1操作过电压的保护方式目前工程设计中可考虑采用的真空断路器操作过电压的保护方式有以下几种：氧化锌避雷器保护，又分为普通氧化锌避雷器保护和带串(并)联间隙的氧化锌避雷器保护；三相组合式过电压保护器保护；RC阻容过电压吸收器保护。在发电厂厂用电系统中由真空断路器操作的电气设备主要为电动机和低压变压器，所以在此只讨论对这两类设备的操作过电压保护。6 kV (10 kV)变压器由于设备制造的绝缘水平较高，其标准冲击耐压为60 kV (75 kV)，根据GB 1103289交流无间隙金属氧化物避雷器的规定，电站避雷器在操作冲击电流下残压为23 kV (38.3 kV)，所以采用氧化锌避雷器，即可实现对真空断路器操作产生的过电压保护。当然，如采用上述其他保护方式，保护性能更优越。6 kV (10 kV)电动机的绝缘水平较低，其设备制造的出厂实验冲击耐压值仅为同级电压变压器的25%40%。且在运行过程中，由于受到机械、电、热和化学的联合作用，电机的绝缘将会老化。因此，运行中电机主绝缘的实际冲击耐压值还要比出厂耐压值低，所以真空断路器操作产生的过电压对其危害最大。本文主要研究真空断路器操作过电压时对高压厂用电动机的影响和保护。2各种保护方式的特点2.1氧化锌避雷器(MOA)保护2.1.1普通MOA保护无间隙MOA的保护伏安特性如图1所示：图1无间隙氧化锌避雷器伏安特性MOA特性值为：残压比 K1=U500A/U1mA，荷电率 K2=Ue/U1mA(一般氧化锌避雷器K2=0.75，高水平的阀片避雷器K2=0.8)。(1)保护性能分析。根据GB 1103289交流无间隙金属氧化物避雷器规定，电动机保护氧化锌避雷器的参数，持续运行电压Ue=4.0 kV,1 mA直流参考电压U1mA11.3 kV，操作冲击电流下残压Ubc15 kV。6 kV电动机相对地和相对相之间的绝缘所能承受的过电压水平为Up=(26+1)0.751.15=15.9 (kV)15 kV(MOA残压)。根据旋转电机基本技术要求GB 75587中功率小于10 000 kW电机的绝缘绕组，试验电压(对地和匝间绝缘)要求为1 000 V+2倍额定电压(26 kV+1 kV)；0.75为惯用法绝缘配合系数；1.15为系统可能出现最高工频工作电压系数。MOA可保护电动机的相对地绝缘，但保护裕度很小。且采用普通MOA保护时，在相对相操作冲击电流下其残压2Ubc=215=30 (kV)Up，不能保护电动机的相对相的绝缘。(2)在工频过电压运行状态下存在的问题。在高压厂用电系统发生单相接地故障时，非故障相的相对地电压将会升高，此时MOA所承受的是Ue=1.15U线，则其K2=1.15U线/U1mA=0.86。在这样高的荷电率下，MOA不能够长时间承受。因此，MOA在系统单相接地或谐振时发生操作过电压情况损坏较多。要提高MOA在系统保护中的运行安全性，须将普通MOA的持续运行电压提高到线电压，即Ue=1.16 kV，K2=0.75,则U1mA=1.16/0.75=13.0,U500A=K1U1mA=18.2 (kV)Up=15.9 kV。依据交流无间隔金属氧化物避雷器GB 1103289中的要求，制造厂一般将K取为1.4。这样MOA又无法实现对电动机的任何绝缘保护。所以，采用普通MOA保护电动机绝缘，存在着既要满足MOA的安全持续运行电压的要求，又要实现对相对地和相对相之间绝缘保护的矛盾。而按国标生产的氧化锌避雷器不能解决这个矛盾，只有进一步提高氧化锌避雷器的性能，或改进氧化锌避雷器的结构，充分利用ZnO的特性，才能实现氧化锌避雷器对电动机的保护。2.1.2带串(并)联间隙MOA保护(1)性能分析。 带串联间隙的MOA，国内产品目前残压为19 kV,西门子公司产品可达15 kV；国内可生产残压为15 kV的带并联间隙的MOA。由于采用串联间隙，因此直流1 mA参考电压选择时可不必考虑荷电率，只需保证间隙在单相接地等工频过电压下能可靠熄弧。所以，阀片的直流1 mA参考电压选取略大于系统正常运行时的最大峰值电压即可保证避雷器安全运行。对于带并联间隙的MOA，当避雷器系统操作过电压下动作时，可有效分流冲击电流，减小了阀片的通流容量，从而提高了避雷器运行的安全性。从上述分析可知，采用带串(并)联间隙的MOA保护高压厂用电系统操作过电压，可提高MOA的安全性。且带串联间隙的MOA的性能优于带并联间隙的MOA。但也不能保护电动机的相对相的绝缘。(2)存在的问题。对于带串联间隙的MOA，由于串联间隙在运行过程中存在氧化的问题，所以长期运行后使间隙的性能产生改变，从而影响保护器的绝缘保护性能，并增加了间隙放电的分散度。对于带并联间隙的MOA，由于其阀片的直流1 mA参考电压与普通MOA的一样，若高压厂用电系统发生单相接地故障后未及时切除，非故障相的相对地电压将会升高，在高荷电率情况下长期运行，将损坏MOA。综上所述，采用带串(并)联间隙MOA保护真空断路器操作过电压，可以在保证设备安全运行的前提下，保护电动机的相地绝缘，但不能保护电动机的相对相的绝缘。一般情况下，真空断路器开断后产生的过电压，主要为相地过电压。由于真空断路器各相开断的截流相差不大，且各相回路的电感(L)和电容(C)基本相同，相间电压值一般不会很大，只有在特殊情况下才发展为较高的相间过电压。所以采用带串(并)联间隙MOA保护电动机基本可满足工程要求。2.2三相组合式过电压保护器保护2.2.1保护原理(见图2)由图2可知，三相组合式过电压保护器与氧化锌避雷器相比，从理论上讲，可以将相间过电压保护值减低50%。其主要技术参数：CG为串联间隙； FR为氧化锌阀片图2保护器原理图系统额定电压为6(10) kV；保护器持续运行电压7.6(12.7) kV；工频放电电压10.4(16.9) kV；直流1 mA参考电压9.9(16.4) kV；阀片残压比1.55；标准冲击放电残压15.4(25.5) kV；500 A操作冲击电流残压14.9(24.8) kV。2.2.2保护器的特点(1) 采用四星形接线，可将相间过电压大大降低，与普通MOA相比，可降低60%70%，可靠地保护了电动机的相间绝缘。(2) 同带串联间隙的MOA一样，由于采用了氧化锌阀片与间隙串联的结构，提高了保护器的使用寿命，且使保护器在系统出现单相接地、间隙性弧光接地和谐振过电压等状态下均可安全运行。2.2.3应用三相组合式过电压保护器存在的问题(1) 同带串联间隙的MOA。(2) 由于三星形中性点的对地绝缘悬浮，在实际运行中出现过对地绝缘击穿现象，从而在操作过电压下使保护器发生爆炸的情况。2.3RC阻容过电压吸收器保护2.3.1保护原理电动机及空载变压器回路装设RC吸收器的工作原理见图3，真空断路器操作后产生的截流将在设备电感L中储藏有LI/2的电磁能量，并在由L0和C0组成的回路上形成震荡。C0为杂散电容；L0为负载电感；R，C1为吸收器电容、电感；I为开断截流2.56 A图3RC吸收器工作原理图依据能量守恒定理K1是电阻和涡流损耗作用下的电压幅值衰减系数，电动机为0.60.8，变压器为0.25；其震荡频率为从以上两个公式可见，接入R，C后，可将真空断路器操作过电压幅值限制在允许范围内，并可大大降低过电压的震荡频率，减少了真空断路器的重燃几率。实际工程应用中，采用R=100400 ，C=0.050.1 F的RC阻容过电压吸收器即可将操作过电压幅值减低到电源电压峰值的2倍以下，震荡频率降低到接近50 Hz工频。2.3.2吸收器的特点(1) RC吸收器可随时吸收回路的过电压，当真空断路器切断电动机或变压器时， RC的加入可使操作过电压的震荡衰减较快，较好地限制了过电压的幅值和震荡频率。(2) 因RC吸收器限制过电压的原理与MOA不同，它不存在残压问题，而是靠操作过电压高频出现后引起容抗(Z=1/(2fc)降低，增大电容器上电流，来吸收产生过电压震荡的能量，从而限制操作过电压。正常工频工作状态下，电流很小，所以其使用寿命较长。2.3.3应用中存在的问题(1) 采用RC吸收器，增加了对地电容，将可能影响对高压厂用电系统的接地方式，高压厂用电系统中性点必须经电阻接地或经消弧线圈接地。所以在目前工程中一般采用的高压厂用电中性点不接地的系统，使用RC吸收器，将改变高压厂用电系统的单相接地保护方式，并需增加中性点接地设备。(2) 以前国内仅能生产油浸式RC吸收器，其体积大，安装不方便，维护工作量大，并且存在渗油现象，因此限制了应用。目前国内已能生产干式RC吸收器，但产品质量尚不过关，出现过电容击穿，甚至RC吸收器爆炸的情况，且其实际运行的经验也少，所以在使用上也不普及。3结论和建议通过对真空断路器操作过电压的几种保护方式的分析和比较，对于中性点为不接地系统的高压厂用电系统，采用带串(并)联间隙氧化锌避雷器保护操作过电压，简单经济，且基本满足工程设计要求；在对电动机相间绝缘要求高的情况下，可考虑采用三相组合式过电压保护器保护。对于中性点为经电阻接地系统的高压厂用电系统，建议采用干式RC阻容过电压吸收器保护，但其投资较大。组合式过电压保护器的选用分析摘要：本文介绍了适合于真空开关装置的组合式避雷器的各自结构和特点，并对其技术参数的选用要求和投运前试验进行了阐述探讨。 关键词：组合式避雷器 特点结构 参数选用 投运试验 1引言组合式过电压保护器是一种新型过电压保护装置 ，主要应用于35KV及以下电力系统中，用以限制雷电过电压、真空断路器操作过电压以及电力系统中可能出现的各种暂态过电压，可有效地保护电动机、变压器、开关、电容器、电缆、母线等电力设备的绝缘不受损害，对相间和相对地的过电压均能起到可靠的限制作用。真空断路器装置目前的广泛应用，使人们对由于操作过电压引起的危害越来越重视，而组合式过电压保护器的种类较多，使我们在应用选择上有很大的空间，但同时又会使我们选择更为慎重。本文旨在探讨真空断路器装置中组合式过电压保护器（组合式氧化锌避雷器）的选用问题。2组合式过电压保护器应用的由来我国避雷器产品的发展历经普通阀型避雷器、磁吹避雷器和金属氧化物避雷器（MOA）几个阶段，近年来避雷器整体制造水平和质量都有了很大提高。随着真空断路器的广泛应用，为限制其操作过电压和避免受电设备绝缘损害，在限制过电压方面采取了许多措施。通常真空断路器装置操作过电压的保护装置有以下几类：（1）阻容吸收装置；（2）无间隙氧化锌避雷器；（3）带串联间隙氧化锌避雷器。阻容吸收装置最大优点是能缓和入侵到被保护设备的过电压波的陡度，改善设备绕组上的电压梯度，但有体积大，无明显过电压限制值，吸收过电压能量容量小，会产生高次谐波污染等问题。无间隙氧化锌避雷器是一种较先进的过电压保护设备，与传统的碳化硅避雷器相比，在保护特性、通断能力和抗污秽等方面均有优异的特性，其ZnO电阻片的非线性极其优异，使其在正常工作下接近绝缘状态。但它保护残压较高，无法满足在操作过电压下频繁动作的要求，存在工频老化和承受荷电率和热平衡条件的限制，这对于保护电动机类绝缘耐压水平的设备来说还存在不足的。带串联间隙氧化锌避雷器由于增加了串联间隙，MOA可以用数量较少的ZnO电阻片，这时残压可以做的很低，如果火花间隙的放电电压也很低，则可使避雷器既有很低的保护水平又不致因为泄漏电流阻性分量大以及由此带来的劣化现象和功率损耗问题。有串联间隙的MOA与无间隙MOA相比，具有较高的耐受系统暂过电压能力，可在系统发生接地故障时保证自身安全，而且具有较低的雷电冲击放电电压和残压水平，可以为绝缘水平比较弱的设备提供良好的保护，特别适用于中性点非有效接地系统使用。近几年来我国已研制开发了多种三相组合式有串联间隙或无间隙氧化锌避雷器，它们在相间和相地之间都连接有一定比例的ZnO电阻片或带火花间隙，是一种复合型避雷器，该过电压保护装置对相间过电压有比较好的保护作用。组合式过电压保护器因采用复合绝缘结构，所以在安装上受开关柜尺寸的影响较小，因此越来越被人们所认可。3组合式过电压保护器间隙结构和特点组合式过电压保护器分无间隙和有带串联间隙两种，本文主要探讨带串联间隙氧化锌避雷器。组合式氧化锌避雷器由特殊间隙体和氧化锌阀片（ZnO）组成，根据生产厂家技术方案不同，间隙结构也不同，间隙主要有四间隙、三间隙、菱形间隙（单间隙），六间隙等，同时间隙上有并联电阻和无并联电阻两种。间隙的不同技术特点也不同。（1）四间隙星形接法组合式过电压保护器由四个完全相同的保护单元组成过电压保护器，每个单元都有放电间隙和ZnO电阻片构成，其接线原理图见图一所示。在该保护器中采用ZnO和放电间隙相结合使两者互为保护。放电间隙使ZnO的荷电率为零，ZnO的优异的非线性又使放电间隙动作后立即熄弧、无截流、无续流，放电间隙不再承担灭弧任务，冲击系数可以达到1，放电电压值不随放电波形变化而变化，因而使用寿命得到提高。该接线方式可将相间过电压大幅度降低，与常规的MOA相比，相间过电压下降60%70%。在单相接地、间隙性弧光接地和谐振过电压下可长期安全运行。由于相相、相地都是双间隙，每个间隙承担1/2工频放电电压，在正常情况下中心点电位是“零”，则由相间隙承担工频电压，同时对地存在寄生电容，寄生电容的存在会使实际放电值出现不稳定。（2）三间隙星形接法组合式过电压保护器由三个间隙和四个单元组成过电压保护器，其接线原理图见图二所示。其结构与四间隙不同点在于取消了接地保护单元间隙，相地保护采用单间隙，接地保护单元由纯电阻性材料组成，在中心点受寄生电容和杂散电容等外界因素相对小。相相过电压时由相间保护单元和接地保护单元共同完成，相相过电压也是由两个间隙来承担。通过接地保护单元的调整可以使相相、相地工频放电电压做成一样。（3）菱形间隙星形接法组合式过电压保护器由一个菱形间隙和四个单元组成过电压保护器，其接线原理图见图三所示。其结构与四间隙星形接法不同点在于采用了菱形间隙结构，将带串联间隙的三相组合式过电压保护器放电间隙的数量降到1，从而降低了分布电容和杂散电容对放电数值的影响，相间过电压和相地过电压过程均由一个间隙完成。由于间隙和ZnO可以分别装置， 这样ZnO可直接和外壳材料热压铸在一起，使阀片周围空腔几乎不存在， 在ZnO的密封受潮和防爆问题解决的比较好。（4）间隙并联高压电阻间隙上并联了一个高压电阻，在工频时，间隙的容抗远大于并联电阻的阻抗，间隙两端的电压取决于电阻的分压值。在冲击时，由于波前很陡，其等值频率远高于工频，此时间隙的容抗远小于阻抗，电压分布由容抗决定，故不受并联电阻的影响。4组合式过电压保护器的选用在选用组合式过电压保护器时，首先要了解被选产品结构特点、ZnO电阻片和间隙的产品质量、整体的绝缘性能和密封性能，因为产品的制造质量是至关重要的。同时必须了解其各性能指标全部符合ZBK49005-90交流有串联间隙金属氧化物避雷器 的规定，满足DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合标准的要求。选择MOA的重要技术参数是额定电压、最大持续电压、标称电流、雷电冲击保护水平、操作冲击保护水平等，下面就6-35kV系统开关装置内避雷器选择进行阐述。 (1) 避雷器额定电压Ur的选择a.按避雷器持续运行电压UC的选择由于6-35kV系统多为中性点不接地系统，出现单相接地以后，相对地电压上升为线电压Um（Um为系统最高工作电压），属暂时过电压，故障持续时间10s，故避雷器持续运行电压的选择为： 6-10kV时UC1.1Um ， 则6kV避雷器UC1.1x7.2=7.92kV10kV避雷器UC1.1x12=13.2kV35kV时UC1.0Um ，则35kV避雷器UC1.0x40.5=40.5kVb.按避雷器暂时过电压Ut的选择暂时过电压包括工频和谐振两大类。只有单相接地引起的工频过电压，才是确定和选择避雷器额定电压的主要依据。根据电力部1993年10月30日“关于提高3-66kV无间隙金属氧化物避雷器额定电压和持续运行电压有关情况的通报”，3-15.75kV Ur1.4Um ，35-66kVUr1.3Um 。实际选择中略小于上述值：6-10kV Ur1.38Um则6kV避雷器Ur1.38x7.2=9.94kV10kV避雷器Ur1.38x12=16.6kV35kVUr1.25Um 则35kV避雷器Ur1.25x40.5=50.6kV (2) 标称放电电流的选择避雷器的标称放电电流In是波形为8/20s用以划分其等级的重要参数，有1.5、2.5、5、10、20kA等五级，前三级分别与中性点、电机避雷器、电容器避雷器等相对应，电站避雷器则分为后三种，一般6-35kV系统选择5kA。(3) 雷电冲击保护水平避雷器标称放电电流(8/20s)下的残压值为避雷器的雷电冲击保护水平。陡波标称放电电流(1/5s)下的残压值与标称放电电流下的残压值之比不得大于1.15。 避雷器雷电冲击保护水平应满足保护电力设备绝缘配合的要求，即满足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。 根据持续运行电压查GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器：6kV避雷器UC7.92kV时，电站型MOA，残压为27kA，配电型MOA，残压为30kV；10kV避雷器UC13.2kV时，电站型MOA，残压为45kA，配电型MOA，残压为50kV；35kV避雷器UC40.5kV时，电站型MOA，残压为134kA。(4) 操作冲击保护水平避雷器操作冲击电流(30100s内)的最大残压。操作冲击绝缘配合系数，应满足电气设备的操作绝缘水平与操作冲击保护水平之比值不得小于1.15。根据持续运行电压查GB11032-2000交流无间隙金属氧化物避雷器：6kV避雷器UC7.92kV时，电站型MOA，残压为23kA，配电型MOA，残压为25.6kV；10kV避雷器UC13.2kV时，电站型MOA，残压为38.3kA，配电型MOA，残压为42.5kV；35kV避雷器UC40.5kV时，电站型MOA，残压为114kA。 另外，还要考虑爬电距等因素，使之达到交接试验要求。5投运前的检测为防止有意外因素对产品的损坏， 在避雷器投运之前，应进行试验及定期检测。试验应在相对相间及相对地间进行，测量次数为三次，求其平均值。每二次试验的时间间隙不小于10S，放电后子0.2S内切断工频电源。试验时可在试验变压器旁边串联一只10A以上的电流表，观察电流值，当电流发生突变时，表明试品已放电，此刻的电压值即为工频放电电压值。若现场有条件，可通过高压测试仪直接读取脉冲电电压值。每3-4年应做一次工频放电试验的常规检测。电力设备预防性试验规程规定：35kV及以下的MOA避雷器用2500V兆欧表测量，其绝缘电阻不低于1000M。对无间隙MOA避雷器还要测量1mA(直流)时的临界动作电压U1mA和75%U1mA直流下的泄露电流 ，测量的U1mA主要是检查其阀片是否受潮，确定其动作性能是否符合要求。U1mA实测值与初始值或制造值相比，其变化不应大于5%，U1mA过高使保护电气设备的绝缘裕度降低，U1mA过低使MOA避雷器在各种操作和故障的瞬态过电压下发生爆炸，测量75%U1mA下的直流泄露电流，主要检测长期允许工作电流的变化情况。规程规定，75%U1mA下的泄露电流不大于50A。6总结组合式过电压保护器因采用复合绝缘结构，相间残压水平较低，对相间、相地都有比较好的过电压保护作用。特别是对开关柜内受安装尺寸影响的场所，相对单体式避雷器来说，结构更为紧凑，其优越性更为突出，非常适合高压开关柜内使用。目前组合式的氧化锌避雷器可靠程度还在不断完善，各生产厂家制造工艺水平存在差异，因此在选用时首先是讲究产品质量。组合式过电压保护器的技术参数选择也是非常重要的，参数的不同保护程度也不同，因此在不同的应用场合应合理选择其参数。真空断路器的过电压保护 2006年12月13日9:58 1 引言 真空断路器因其具有优良的灭弧性能、优异的频繁操作特性、高电气恢复强度以及结构简单、维护方便、安全可靠等特点，广泛地应用在电力系统中。但由于在截流、重燃或三相同时断开时等原因产生过电压，造成设备损坏，在实际运行中，为限制这种过电压而采用多种保护设备。由于选用不当或者保护性能不适用，运行事故时常发生。本文对此种过电压设备的选用配置提出了粗浅的分析意见，以供同行参考。 清华微电子推出高频管分立器件裸片，已做到9G截止频率 2 真空断路器操作过电压的产生及原因分析 真空断路器在开断高压感应电动机等感性负载时，所产生的过电压有三种类型：即截流过电压、多次重燃过电压、三相同时开断过电压。分析这三种过电压的产生原因及特点，对正确地选用保护设备有重大的作用。2.1 截流过电压 真空断路器有较好的熄弧性能，在开断时，可以使电弧在电流过零前开断，截断电流滞留在电动机或变压器中，此时剩余的能量在电动机或变压器电感绕组 和散电容间振荡产生较高过电压。截流过电压有以下特点： (1)截流过电压与真空断路器的截流值，Ic大小有关，截流值越高，过电压值越高； (2)截流只发生在开断小电流时，电流越大，陡度越大，截流值就越小； (3)过电压的震荡频率很高，可达数千Hz，高的频率必然伴随着高的过电压； (4)相对地过电压是按相对地电容和相间电容而分配的，通常相对地过电压为相间的2/3； (5)电动机和变压器容量越小，过电压越高。电动机和变压器容量小，开断电流较小，回路电容小，电感大，因而波阻抗较大，造成过电压数值高； (6)回路的电缆在50200m范围内过电压最高，而这一长度范围基本是开关柜到电动机或变压器的长度，电缆长度过短时，振荡频率高，熄弧困难，延长了熄弧时间，过电压低；电缆长度长时，回路电容量大，波阻抗下降也会使过电压降低。2.2 多次重燃过电压 当真空断路器在电流过零前开断，触头的一侧是工频电网电源，一侧是高频振荡产生的过电压。触头间恢复电压为两者之合，在触头开距小、触头间耐压不充分的情况下发生第一次重燃。电源向回路中的电阻充电，出现类似空载长线路合闸的震荡过程。回路的参数决定了重燃的高电流频率高达数千Hz。这使得重燃的振荡电压高于截流电压，这种震荡过程直至绝缘介质的恢复强度超过电压恢复速度才终止。多次重燃过电压的特点： (1)陡度大，幅值高； (2)变压器和电机绕组的电压分布上，过电压陡度和频率关系很大，这种过