过电压的保护范文

过电压的保护范文（精选11篇）

过电压的保护 第1篇

1 电气过电压的种类和形成原因

在电气设备运行中, 可能会受到过电压的干扰。具体而言, 过电压指的是电压异常升高现象, 是电磁扰动的一种表现。电气过电压的种类和形成原因主要有以下4方面。

1.1 操作过电压

在电力系统正常运行的情况下, 电气设备的外部是绝缘的。但操作会引发电力系统的变化, 如果存在操作不当, 很可能导致局部电压超出系统规定的额定电压, 进而引发过电压的现象。需要注意的是, 内部过电压具有很强的随机性, 毫无规律可言, 难以有效控制。

1.2 工频过电压

引发工频过电压的原因主要包括线路空载时的容升效应等。工频过电压的倍数一般不高, 但通常会持续较长的时间。引发工频过电压对绝缘电气设备的损害较小, 但会对工作人员的安全造成很大的威胁。降低工频过电压的措施主要是在线路上安装并联电抗或架设良导体避雷线等。

1.3 谐振过电压

谐振过电压的产生与电感元件、电容元件有很大关系。具体而言, 在电力系统出现故障的情况下, 电感和电容元件易产生振荡回路, 进而发生谐振、引起系统谐振过电压。谐振过电压的特点是持续时间较长、危害较大, 尤其是会严重影响中、低压电网的运行;会对电气设备造成一定的破坏, 比如导致设备的绝缘性能降低或烧坏设备等。然而, 目前很难有效地控制谐振过电压, 常用办法是优化电路设计、准确预测线路运行中可能出现的各种情况, 从而严格控制串联谐振回路。

1.4 大气过电压

大气过电压是由雷击引起的, 从电源的性质角度分析, 云放电的过程相当于电流源作用的过程。因此, 当电力线路受到雷击后会产生过电压。大气过电压具体分为3种, 即反击过电压、感应雷过电压和直击导线过电压。大气过电压的特点是持续时间短、冲击力非常大, 且具有很大的破坏性。雷击越强, 所产生的过电压量就越大, 但大气过电压与设备的等级之间没有关系。

2 电气过电压保护技术的应用

2.1 励磁变压器的过电压保护

励磁变压器的应用十分广泛, 做好其过电压保护十分重要。一般而言, 励磁变压器的过电压保护通常使用无间隙避雷器。具体而言, 还应注意以下2个方面:1氧化锌电阻在正常情况下不导通动作, 也不能进行连续性动作, 因为这样会直接引起非线性电阻老化, 进而引发短路现象。此外, 100 Hz的连续过电压也不能采用非线性电阻的形式吸收。2大部分过电压都用氧化锌电阻吸收和保护。为了有效保证励磁变压器的正常运行, 国家颁布了相关的法律和规定对其进行规范和控制。普通的避雷器在产生过电压的过程中会严重超出绝缘程度, 进而无法达到绝缘效果。因此, 励磁变压器不能使用普通的避雷器。要想确保电力系统的电压正常, 就必须合理调整相应的参数。然而, 励磁变压器二次电压会随着发动机参数指标的变化而变化, 因此, 目前市场上还没有出现定性的产品。总而言之, 对于100 Hz的过电压来而言, 可采用组容器对其进行限制, 这是因为在诸多的限制设备中, 只有阻容不会出现老化问题, 只要能保证电阻正常散热, 就可以对电压进行吸收。

2.2 放电间隙保护

保护间隙是一种防雷保护装置, 由2个金属电极构成。其中, 一个电极固定在绝缘子上, 与带电导线相接, 另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接, 两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙的结构比较简单, 可起到较好的防雷效果, 且利于后期维护, 但自行灭弧的能力较差。放电间隙保护的间隙结构主要有棒型、球型和角型。其中, 棒型间隙的伏秒特性较陡, 不易与设备的绝缘特性配合;虽然球型间隙的伏秒特性最平坦、保护性好, 但它与棒型间隙一样, 都存在间隙端头易烧伤的缺点, 烧伤后间隙距离会增大, 无法保证动作的准确性。近年来, 角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护中。

2.3 防雷保护

雷电过电压中影响较为严重的是侵入波, 会对电气设备造成严重的损害。当输电线路中遭遇侵入波时, 会产生过电压现象, 电气设备容易发生烧坏和损坏, 严重时还会引发整个电力系统瘫痪。对于侵入波引发的过电压, 通常要采取多种防护措施, 比如在线路上安装进线保护、阀型避雷器保护, 从而更好地防治过电压。

3 结束语

由于过电压造成的危害较大, 因此, 必须采取一定的保护措施, 以有效降低过电压造成的危害, 进而维护电气设备的安全性和稳定性。通常而言, 电气设备不仅要承受正常的工作电压, 还需承受不定时产生的过电压, 这就对电气设备的安全造成了巨大的威胁, 还会影响工作人员的人身安全, 最终影响社会的正常生产和人们的正常生活。雷电过电压和内部过电压是过电压的主要形式, 其中, 内部过电压又包括操作过电压、工频过电压和谐振过电压。因此, 需要对不同类型的过电压进行分析, 进而采取有针对性的防控措施, 以降低过电压对电气设备造成的影响。

参考文献

[1]计荣荣, 周浩, 易强, 等.特高压交流系统合闸过电压特点研究[J].电力系统保护与控制, 2011 (14) .

[2]杨林, 李修军, 李志强.对预防中性点不接地系统运行过电压的分析及解决[J].新疆电力技术, 2009 (01) .

35kV过电压保护器放炮事故分析 第2篇

一、事故经过及处理过程

2013年11月30日下午14：34分左右，公司35kV进线侧放炮，引起上一级变电站开关电流限时速断保护动作跳闸，造成全公司停电6小时。经多方联系，落实事故情况，做好抢修安全措施后，进行现场查看和事故抢修。

事故现场情况一：35kV进线进户穿墙套管（见图一）

图一：35kV进线穿墙套管事故现场图片 三只穿墙套管中，A相几乎没有损伤；B相损伤严重，引线线夹严重烧伤，套管金属密封件被融掉了一部分（约15%）。套管裙边被炸飞两块，整个套管（墙外部分）有明显严重的放电烧伤痕迹；C相套管有明显放电烧伤痕迹。

室内部分套管及35kV一段，经检查，确认无异常。

另外，穿墙套管上方雨墙底刷白部分有两三个明显的圆环形状的痕迹。

事故现场情况二：35kV进线过电压保护器（见图二）

图二：35kV进线过电压保护器事故现场图片 A相避雷器整体被炸飞；B相顶部被掀开，内部阀片、弹簧已被炸飞；C顶部被掀开，内部阀片、弹簧还在；三相的引线均有不同程度的损伤。

事故现场情况三：35kV进线过电压保护器（见图三）

图三：三只避雷器内部弹簧图

12月2日，在生产运行部在进行事故分析会时，分析出了三种可能的事故模拟现象。

（一）、外部过电压入侵。但很快被否定了。

（二）、穿墙套管脏化，B、C两相放电引发事故。

（三）、避雷器受潮引发事故。

第一种可能很快被否定。第二、三种可能缺乏有力的物证。于是再到现场勘查，找到了被炸飞的A避雷器，B相避雷器的弹簧，并对C相避雷器进行解体，存在明显差异的部件就是弹簧（图三）。图三中，左起为A相、B相、C相避雷器的弹簧。B相有明显的烧伤痕迹和锈蚀的痕迹，说明B相避雷器已经受潮，B相避雷器即是本次事故的引发点。图一中所示穿墙套管上方雨墙底刷白部分有两三个明显的圆环形状的痕迹，很有可能就是B相避雷器爆炸后弹簧向上冲出打至雨棚底部留下的痕迹。而在弹簧上冲和落下的过程中，其经过BC相套管附近或中间时，引发BC相套管相间放电、短路放炮事故，同时产生过电压引起非故障相A相避雷器炸飞，C相避雷器部被掀开。

事故应急及处理情况

相关人员到场后，才查清现场情况后，和地调联系，将35kV进线由事故状态转入抢修状态，组织人员进行抢修。更换穿墙套管两只，避雷器三只，并对35kV一段进行彻底的清扫，最后经试验合格。通知地调已完成抢修工作。于12月1日15:35分左右，地调电话询问事故处理情况后，恢复供电。

二、原因分析1、35kV进线保护避雷器B相受潮,其内部间隙被击穿放电，产生过电压，致使B相避雷器爆炸，其内部弹簧向上冲出打至雨棚底部留下的痕迹。而在弹簧上冲和落下的过程中，其经过BC相套管附近或中间时，引发BC相套管相间放电、短路放炮事故。

2、公司35kV系统在2011年3月进行检修，至今已超过两年半，按公司35kV供电系统的现状和供电局要求，应该每年检修一次，今年没有进行年度预检预试工作。

三、存在问题及其整改措施

1、存在问题

35kV供电系统的检修未按要求的周期进行。系统于2002年改造完成运行至今，已11年了。很多元器件多多少少存在隐患，尤其是绝缘隐患，需要在检修中去发现和解决。

2、整改措施

1）加强培训工作，提高相关人员（包括值班运行、维护检修人员）的义务水平。培训内容要有针对性,要可操作、可考核、可验证。

2）在供电系统特别是35kV供电系统的检修上，严格按周期按要求进行。

3）采用合理可行的方式，12月内对35kV系统进行一次检修。4）请相关部门加快组织机构调整，一次性到位。组织稳定、人员稳定，职工心态稳定，是安全工作的基石。

5）对35kV进线的进线段保护用避雷器进行更换，将现在的TBP组合式过电压保护器更换为氧化锌避雷器（已咨询电力设计院总设和组合式过电压保护器生产厂专家）。

6）根据相关国家标准（附后），改进氧化锌避雷器检测方法。附件

1、GB 50150－2006 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

21.0.3 测量金属氧化物避雷器的工频参考电压和持续电流，应符合下列要求：金属氧化物避雷器对应于工频参考电流下的工频参考电压，整支或分节进行的测试值，应符合《交流无间隙金属氧化物避雷器》GB11032或产品技术条件的规定； 测量金属氧化物避雷器在避雷器持续运行电压下的持续电流，其阻性电流或总电流值应符合产品技术条件的规定。

2、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》2012（修订版）

14.6.1 对金属氧化物避雷器，必须坚持在运行中按规程要求进行带电试验。当发现异常情况时，应及时查明原因。35kV 及以上电压等级金属氧化物避雷器可用带电测试替代定期停电试验，但对500kV 金属氧化物避雷器应3－5 年进行一次停电试验。

14.6.2 严格遵守避雷器交流泄漏电流测试周期，雷雨季节前后各测量一次，测试数据应包括全电流及阻性电流。

3、对35kV进线段保护用避雷器的整改意见

过电压的保护 第3篇

关键词:过电压 避雷器 氧化锌 间隙

中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0041-01

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,广泛适用于电力、冶金、化工、轻工等行业。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,对相间和相地的过电压均能起到可靠的限制作用。

1 常用的组合式过电压保护器

(1)无间隙氧化锌避雷器。无间隙氧化锌避雷器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,在过电压状态下瞬间导通泄放电流,从而保护设备的安全。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電率和热稳定条件的限制。

(2)带串联间隙氧化锌避雷器。带串联间隙氧化锌避雷器增加了串联间隙,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雷电过电压和操作过电压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时过电压能力,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。

2 带串联间隙的组合式过电压保护器结构和特点

带串联间隙的氧化锌避雷器由特殊间隙体和氧化锌阀片(ZnO)组成,间隙结构主要有四间隙、三间隙、菱形间隙、六间隙等。

(1)四间隙星形接法组合式过电压保护器。四间隙过电压保护器结构原理见图(a),由“A、B、C、D”四个完全相同的保护单元组成,每个单元都由放电间隙和ZnO电阻阀片构成。在该保护器中采用ZnO电阻阀片和放电间隙相结合,使两者互为保护。放电间隙使ZnO电阻阀片的荷电率为零,ZnO电阻阀片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,使用寿命得到提高。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。其缺点是正常运行时M点的电位为零电位点,在接地相中串联放电间隙,会增加系统对地的杂散电容和间隙放电分散度,使工频电压分布不均,导致试验和安装困难。

如图1所示。

(A、B、C-三相电源,J1、J2、J3、J4、J5、J6-保护间隙,M-四个保护单元的公共点,RV1、RV2、RV3、RV4-保护单元中的氧化锌阀片,G-接地点)

(2)三间隙星形接法组合式过电压保护器。三间隙过电压保护器结构原理见图(b),由“A、B、C、D”四个保护单元组成其中“A、B、C”三个保护单元由放电间隙串联ZnO电阻阀片组成,D保护单元由ZnO电阻阀片组成。其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影响相对小。其相相过电压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、相地工频放电电压值相同。缺点是相间工频放电是两个放电间隙的叠加,间隙放电分散度仍较大。

(3)菱形间隙组合式过电压保护器。菱形间隙过电压保护器结构原理见图(c),由一个菱形组合间隙“J1”和四个保护单元“A、B、C、D”组成。其不同点在于采用四个放电间隙组成一个正菱形间隙结构,电极两两间距相等使相地与相间工频放电值相同,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减少到1个,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。ZnO电阻阀片的密封受潮和防爆问题得以解决。缺点是四个放电电极联动间隙难以调到合适间距,工艺上难保证间隙放电值的准确性。

(4)六间隙组合式过电压保护器。六间隙过电压保护器结构原理见图(d),由“J1、J2、J3、J4、J5、J6”六个间隙和“A、B、C、D”四个保护单元组成。相间和相地保护都只有一个间隙,相间过电压和相地过电压过程均由一个间隙和两个ZnO电阻阀片完成。解决了放电回路中两间隙叠加、保护分散度大、保护性能不稳定的问题。其缺点是安装困难,体积大,成本高。

3 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电阻阀片和间隙的产品质量、整体的绝缘性能和密封性能,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。

4 结语

(1)在3～35kV电力系统中,宜优先选用带串联间隙的组合式过电压保护器。

(2)带串联间隙的组合式过电压保护器采用复合绝缘结构,相间残压水平较低,对相间和相地都有较好的过电压保护作用,是电力系统较理想的过电压保护装置。

(3)菱形间隙及六间隙组合式过电压保护器有良好的过电压保护性能,但其可靠程度和安装工艺有待进一步完善。

参考文献

[1]李学思.三相组合式过电压保护器[J].高电压技术.2003,3.

[2]ZBK49005-90交流有串联间隙金属氧化物避雷器[M].1996.

[3]DL/T620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[M].1997.

过电压的保护 第4篇

在日常生活中,很多的用电设备在使用中对工作电源的稳定性提出了很高的要求。而由于电网中负载的多样性和复杂性,不可避免的造成了电网电压的波动。由于电网电压的波动,又会给用电设备造成不应有的过压、欠压现象。在较高的电压下很有可能使电气设备受到损坏,而在低压时电气设备又不能正常工作。所以在用电设备使用中,应加入相应的保护电路,以保证用电设备在稳定的供电状态下使用。

2 电路的组成及工作原理

2.1 电路的组成

欠过压保护电路如图1。

2.2 电路各模块设计

2.2.1 直流稳压电源电路

电网电压经10:1的变压器降压,桥式整流电路进行整流,RCπ型滤波器进行滤波。当通以220V的交流电压时,经整流滤波后通过电阻分压 , 采集到电压比较器变化端 , 最终得到9.692V的直流电压。当电网电压为180V是,最终得到7.89V的直流电压,当电网电压为250V是,得到11.158V的直流电压。

2.2.2 比较电路

从电源部分的输入端接单相桥式整流电容滤波电路,对其输出电压进行稳压,使其电压值高于或等于250V所对应的电压,这个电压值为基准电压,经过测试后为11.77V,在过压与欠压比较器的相应输入端接入一个滑动比较器,可以通过滑动变阻器将基准电压调节为两个比较器的标准电压。过压比较器同相输入端与欠压比较器反相输入端端接电源部分采集到的输出电压 ;输入从同相端进,当电网电压比基准电压大时,比较器输出电压Vo向正向跳变 ;当电网电压比基准电压小时,比较器输出电压Vo向负向跳变。

2.2.3 报警延时电路

过压与欠压的报警装置基本相同,过压状态由一个150Ω的电阻和LED1发光二极管组成,当电压经比较器比较后,若确定为过压,则二极管LED1发光(红光);欠压状态由一个1kΩ的电阻和LED2发光二级管组成,比较后,若确定为欠压,则二极管LED2发光(红光)。

此电路的延时装置为一个简单的RC充放电构成,当电路处于过 欠压状态时,给电容进行充电,充电时间则为延迟时间。总的来说,过压状态时LED1发红光,电磁继电器吸合开关,用电设备工作电路切断。欠压状态时LED2发红光,电磁继电器吸合开关,用电设备工作电路切断。

2.3 电路的工作原理

从电网进行降压,然后经过单相桥式整流滤波电路输出一个稳定的直流电压,然后对其进行采样,使采样电压进入比较装置比较,如大于250v,则进入过压部分,LED1发红光,经过RC充放电延时电路延时后,电磁继电器吸合开关,切断用电设备工作电路。如小于180v,则进入欠压部分,LED2发红光,经过RC充放电延时电路延时后,电磁继电器吸合开关,同样切断用电设备工作电路。

2.4 仿真和调试

(1)欠过压状态

为了模拟欠过压状态,将输入电压改为150V或300V,并且用电压表测量了欠压部分反相输入端电压Ui1和过压部分的同相输入端电压Ui2,可以得到当Ui1小于基准电压7.89V,报警电路LED2红灯亮,当Ui2=13.411V大于基准电压11.158V,报警电路LED1红灯亮,过电压仿真图如图2。

(2)正常状态

将输入电压改为220V,在仿真图中可以看出灯泡正常发光,两个LED灯都不发光 , 表示此时电路正常工作。

3 结束语

本文提出了一种过欠压保护电路的设计,采用实际的电子设备对电网电源的过欠压进行检测,具有结构简单、性能稳定,容易实现等优点,能有效防止电源波动对设备的影响,保护设备的正常运行。

摘要：本文设计了一种直流电源供电的过压欠压告警保护电路。当电网中出现过电压和欠电压时,该保护电路能够及时的切断用电器的供电以保护电路并且点亮LED灯进行警示。经过仿真验证,该保护电路检验灵敏及时,具有很好的实用价值。

电力电容器电压保护试验方法的探讨 第5篇

【关键词】电容;电压;保护;试验;探讨

0.引言

随着国民经济的快速发展，电力用户对电力供应的可靠性和电压质量的要求越来越高，为提高系统供电电压，降低设备、线路损耗，各种形式的无功补偿装置在电力系统中得到了广泛的应用。因此，对变电所电力电容器保护进行正确的试验，保证电容器的正常安全运行至关重要。

1.电力电容器组传统差压和0压保护的试验方法存在的问题

由于电容器的0压或差压保护在电容器组正常运行时，其输出接近于0V，有可能存在电压回路开路保护拒动的事故，也可能存在电压回路误接线，保 护误动的隐患。如果电容器3相平衡配置，能提升电压质量稳定系统正常运行，熔断1只（或几只）将造成电容器中性点电压的偏移，达到整定值，差压或0压保护 就会动作跳开高压开关。因此，这两种电压保护在真正投运前，放电压变2次回路的接线正确性都需要通过送电进行验证，方法如下：

1.1新电容器及保护带负荷试验时，首先进行对电容器冲击试验，观察正常

电容器改试验，拆除1只（或几只）电容器熔丝（以下简称“拔熔丝” 试验），再送电，测试0压或差压，以验证回路的正确性及定值的配置，1次系统多次操作带来安全风险，且时间长，工作效率低下。这种试验方法对于传统的熔丝 安装于电容器外部的安装形式才有效，但对于集合型电容器组，因内部配置多个熔断器，停电也不能单独拆除其内部的1只熔断器的安装形式（如上海思源电气有限 公司生产的并联电容器成套装置，型号为TBB35-1200/334-ACW），电容器与连接排之间安装非常紧凑，就无法作0压或差压试验，来验证保护。

1.2专业分工导致试验方法存在纰漏

由于高压试验工不熟悉继电保护的2次回路，试验只注重单个1次设备的电气性能，对2次回路正确性关心不 够; 而继电保护工只对2次回路认真维护，对1次回路关心较少，导致压差保护和0差保护这样的重要保护投产调试操作麻烦，安全风险大。

2.改进措施

怎么验证压差或0差保护回路的正确性呢？从放电压变1次侧加试验电压，让0压和差压保护达到整定值后动作跳闸，便是1个的较好的选择。笔者认为：

2.1理论计算上可行

35kV及10kV电压互感器的变比都不是很大,差压保护和0压保护的整定值也不是很高,这为从放电压变1次加压试验保护的动作性能提供了先 决条件。例如： 35kV放电压变的变比为35000/1.732/100=202.08/1,即1000V的电压就可以在2次侧感应到约4.9V的电压; 对于10kV的放电压变在1次加1000V电压则可在2次侧可感受到约17.3V的电压。1000V的电压不算太高，这为从放电压变1次加压试验差压和0 压保护提供了可能。

2.2电力系统生产的安全性、可靠性、高效性的要求

通过1次加1定量的电压的方法，达到保护动作的目的，将放电压变1次和2次电压回路接线的正确性和0差、压差保护的定值试验全都包括，避免了繁琐的送电、停电、拔电容器熔丝后再送电的试验操作模式，达到安全和0停电目的。

2．3现代继电保护整定技术成熟性允许

对于电容器这样的设备，专业的继电保护整定部门可以保证整定值的正确，也有成功的运行经验，不需要用“拔熔丝”这样的手段来验证保护定值。因 此，“拔熔丝”试验的作用，也只能是粗略验证压差或0差保护回路的正确性，包括放电压变1次接线的正确性。换句话说，如果能从放电压变1次侧加压试验，证 明压差或0差保护动作正确，就可以不做“拔熔丝”试验了。

3.试验方法

主要设备是3相调压装置、3只试验变压器SB1～3、3只放电压变YB1～3。该试验变压器需定制，3只变压器的1致性要好，变比为 1000V/57.74V，作升压变使用，目的是和继电保护3相试验设备配套，主要由继电保护人员来操作。试验方法： 试验压变和放电压变各自接成3相星形接线，从放电压变1次侧加入1定量正相序电压，在2次回路检测序开口3角电压（即0压保护两端电压）是否为0V; 改变某相电压使至达到整定值（或改变电压相序），保护动作，如此可直接检查及验证保护动作值和放电压变1、2次回路的正确性。请登陆:输配电设备网 浏览更多信息。差压保护的试验方法:

主要设备是3相调压装置、2只试验变压器SB1～2、3只放电压变YB1～3，图中是某相放电压变如A相放电压变试验接线图，B、C相同样分 别接线试验。试验方法： 从放电压变高压侧加入1定量同相序电压，2次回路检测差电压（即差压保护动作电压）接近0V。改变某侧电压使差电压达到保护整定值，保护动作，这样便检查 及验证了放电压变1、2次回路的接线正确性。

4.试验步骤

第1步:将电容器组改检修;

第2步:将放电压变与电容器组连接线拆开;

第3步:按实际电容器保护原理，按图采用差压保护或0压保护的相应试验接线;

第4步:加压试验，验证差压保护或0压保护的正确性。由于试验电压较高，放电压变和试验压变周围要用绝缘胶带做好隔离，防止触电，必要时请高试班的人员进行指导。

第5步:恢复接线并检查接线正确牢固。

第6步:带负荷试验时，只需要测量保护安装处的不平衡电压在允许范围内既可，不必要再将电容器组停电，用拔电容器的熔丝方法来验证保护接线的正确性了。

5.运用效果总结

2007年7月，在我集团公司#1、2电容器改造后投产试验时，由于安装的是上海思源电力有限公司的电容器成套装置，熔断器安装在电容器内 部，无法采用“拔熔丝”试验的方法，而采用从电容器放电压变的1次侧加压试验的方法，问题迎刃而解，简单方便且确保试验安全; 由于该方法确实安全、简便和有效，对于熔丝安装在外部的电容器组的投产试验，也提供了1个更好的的选择。

这种方法，由于是在主设备送电前完成的，压变2次回路存在的问题可以事先发现并及时处理，减少了送电后发现问题再2次停电的风险，是事前控制 的技术手段。对于新投产的变电所，在验证计量压变、保护压变、开口3角压变1、2次接线正确性时，也可在压变投运前采用这种试验方法，结合压变投运后2次 回路的带负荷试验，达到全过程控制，就可减少工作失误，极大地提高工作效率，保证设备安全运行。

【参考文献】

［１］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用（第2版）.中国电力现版社.

消弧及过电压保护装置的研制 第6篇

在中性点不接地系统中,单相接地电流小,单相接地不形成短路回路,电力系统发生单相接地也可运行1~2 h。但是,长时间的单相接地运行,极易形成两相接地短路。尤其是弧光接地还会引起系统过电压,这种过电压能量大,持续时间长,同时在持续过程中,电网的单相接地还可能发展为两点接地短路,使事故进一步扩大[1]。

为了解决这类电网弧光接地产生长时间过电压的问题,目前国内采用的保护方式主要有“电网中性点经消弧线圈接地”和“中性点经小电阻或直接接地”。以上两种方案都有一定的发展历史,而且在国内都有一定的应用,但都存在着一定的缺陷[2]。为此,提出研制消弧及过电压保护装置,用于消除单相弧光接地并对各类过电压进行限制,以提高该类电网的安全性及供电的可靠性。

1 消弧及过电压保护装置的工作原理

消弧及过电压保护装置的一次系统图如图1所示,该装置主要由组合式过电压保护器TBP、单相真空接触器、多功能微机控制器ZK、高压限流熔断器F2及电压互感器PT等组成。

其工作原理是:当系统有过电压出现时,组合式过电压保护器首先投入工作,将系统过电压限制在电气设备绝缘允许的安全范围;当系统发生单相接地时,多功能微机控制器对电压互感器提供的三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压U0等信号进行计算处理,判断接地性质和接地相别,并进行处理。

如果发生的故障是间歇性弧光接地,多功能微机控制器在判定接地的相别后,令故障相的高压真空接触器JZ闭合,使系统由不稳定性的弧光接地快速转变成稳定的金属性直接接地,故障相电压降为零,故障点弧光消失。数秒钟后,再令接地的高压真空接触器断开,若故障消失,则该次故障为偶发性弧光接地,系统恢复正常运行。如果接触器断开后,原故障相出现不稳定的弧光接地仍未消失,则装置认定此故障为永久性的弧光接地故障,于是再次闭合故障相的高压真空接触器,等待值班人员或微机选线处理。如果发生的故障是金属性接地故障,控制器则发出报警信号,等待值班人员或微机选线处理。如果发生的故障是PT断线故障,只发出报警信号,等待值班人员处理。

2 控制器设计

2.1 控制器结构

控制器是该装置的核心部件,其可靠性直接影响该装置的性能。控制器采用先进的开关电源供电,抗干扰能力强,并具有控制、测量、显示、通信功能。它根据电压互感器提供的三相电压Ua、Ub、Uc和开口三角电压U0的瞬时值的变化,判定接地的性质和接地相别,发出相应的指令控制高压真空接触器的接通、断开。

整个控制器由电源模块、交流输入转换模块、CPU及继电器模块、显示模块等组成,如图2所示。

电源模块用来给控制器各个组成部分供电。交流输入转换模块的作用是将高压互感器的高输出电压转换成低电压,供CPU模块检测判断。CPU及继电器模块是控制器的核心,主控制芯片采用INTEL公司的80C196KB单片机[3],三相电压和零序电压通过前置通道、通道切换、电平位移送入单片机进行计算,判断有无过电压的产生。如果有,还需判断故障类型及故障相别,并通过显示模块提示工作人员排除故障。显示模块主要是显示控制器工作状态以及提供人机操作接口。

2.2 控制器主程序

控制器的主程序流程图如图3所示。控制器实时采集各电压量,通过真有效值计算,判断是否有故障发生,并作出相应的处理。

3 机械联锁设计

该产品用于电力系统中,应满足“五防”要求。体现在隔离开关与柜门的操作程序上,要求隔离开关在合闸位置时,前中门和前下门不能打开;反之前中门和前下门未关上,隔离开关不能合上。为实现上述要求,目前大多数产品采用高压带电显示装置和电气联锁来实现,即通过前中门装电磁锁,由带电显示装置闭锁接点控制,高压无电方可打开前中门;前下门也装电磁锁,由隔离开关辅助接点控制,隔离开关打开方可打开前下门。但这种联锁不能实现柜门未关而不能合隔离开关的功能,而且电磁锁的操作需要电源,在现场安装调试阶段因操作电源不易取得,需采用紧急解锁,给安装调试带来不便。

为解决该问题,该装置设计了一种高压隔离开关与门的机械联锁装置,可以防止操作人员误入带电间隔,保证设备及人员的安全。

4 结语

该装置通过将弧光接地转化为金属接地,能有效消除弧光接地过电压,避免弧光接地引起的电气设备损坏事故,提高供电可靠性。该装置限制过电压的机理与电网电容电流的大小无关,其保护性能不随电网运行方式的改变而变化,整套装置结构简单,体积小,安装、调试方便。该消弧及过电压保护装置研制成功后,已在水泥、钢铁、氧化铝等生产企业得到应用,效果良好。

参考文献

[1]牟龙华,孟庆海.供配电安全技术[M].北京:机械工业出版社,2003.

[2]都洪基,叶婷.基于单片机的新型消弧装置设计[J].电力自动化设备,2005,25(5).

简易过电压保护装置的研制及应用 第7篇

从2003年起, 当大量交流电弧炉涌入贵州电网后, 由于这些交流电弧炉负荷没有按照国家标准加装相应的滤波设备和配置相应的无功补偿装置, 导致电弧炉工作时产生的大量超标谐波注入电网, 对电网造成严重污染, 经常引发过电压 (该过电压可能是相对地的, 也可能是相间的) , 导致电网发生短路或设备损坏事故。而现有的避雷器类似性质的过电压保护性能较差, 不能满足现场实际需要。

督促谐波源用户加装滤波装置是一种最有效的解决方案, 但是在实际工作中, 由于加装滤波装置需要上百万元的投资, 因此, 出于经济利益考虑, 用户会使出各种手段来拒绝安装滤波装置。

本文针对上述存在的问题进行研究, 并提出具有完全自主知识产权的简易过电压保护装置, 在用户没有安装滤波装置时保护电网中运行的贵重设备。

1 某220k V变电站谐波源现状

该站只有1台主变压器, 220k V侧为进线侧, 110k V和35k V侧为出线侧。35k V侧除了用于无功补偿的电力电容器组外, 只有1条电弧炉负荷。2013年07月26日21时46分发生了谐波谐振, 导致35k V母线三相短路故障。

经过现场调查, 发现用户侧存在如下问题:

(1) 没有找到完整的设计图纸。电气主接线图与实际不符、电容器安装图为通用图, 与实际不符等;

(2) 现场实际接线不规范:

(3) 用户电弧炉容量为12800k W。故障时该公司正在加负荷, 负荷变化如图3所示。

从图中可以看出, 有功最大值Pmax=17.065MW, 远远超过其标称功率12.8MW (12800k W) , 而且负荷变化很大。

(4) 35k V电容器组接线不符合设计规范。

未按照设计规范加装串联电抗器。其容量标称为7200k Var, 但实际只有1800k Var, 与供用电合同中签订的实际容量完全不符。

(5) 无谐波治理装置。

用户未按照承诺书的内容加装谐波治理装置。

2 解决问题的技术方案研究

2.1 采用现有的成熟技术控制谐波

现有的成熟技术是在谐波源处, 按照就近的原则加装相应的滤波装置, 将负荷工作时产生的各次谐波就地消耗掉, 从而保证注入电网的谐波分量在《电能质量公用电网谐波》 (GB/T 14549-1993) 的范围内。

但根据现场调查和实际情况表明:用户出于经济利益考虑, 会使出各种手段来拒绝安装滤波装置。因此该技术无法在现场得到应用。

2.2 简易过电压保护装置研究

2.2.1 结构设计

由于在谐波源负荷侧没有采取有效措施, 所以超标的谐波会沿着高压线路入侵变电站。因此将这些谐波产生的谐振过电压限制在一定范围内, 就可以确保变电站内贵重设备不受到损坏。基于这个思想, 研究出一种简易过电压保护装置, 它能将电弧炉工作时产生的过电压水平限制在设定的安全范围之内, 确保电网设备的安全运行。其结构示意图如下:

该装置是这样实现的:简易过电压保护装置, 包括空气间隙S1、保护间隙S2、热镀锌圆钢、支柱绝缘子、热镀锌槽钢及相间放电间隙S3。其特征在于:在热镀锌槽钢上面装设支柱绝缘子, 支柱绝缘子上装设空气间隙S1和保护间隙S2, 空气隙间S1的一端由热镀锌扁钢制作而成, 直接与高压系统连接;另一端设有保护间隙S2, 其末端通过热镀锌圆钢与热镀锌槽钢连接, 热镀锌槽钢通过热镀锌扁钢与变电站的接地网连接。

空气间隙S1为水平布置, 其形状为角形, 由热镀锌槽钢制作而成。空气间隙S1的距离应满足《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (DL/T 620-1997) 相应的规定。

保护间隙S2为水平布置, 其形状可以为角形或棒形, 由热镀锌槽钢制作而成。保护间隙S2的距离应满足《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 (DL/T 620-1997) 相应的规定。

相间放电间隙S3为水平布置, 其形状为棒形, 由热镀锌槽钢制作而成, 包括AC、AB和BC相之间共3个。相间放电间隙S3的距离应根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中的规定进行校核。

简易过电压保护装置用于三相 (A、B、C相) 交流系统, 为三相结构, 每相有2只完全相同的支柱绝缘子。

该装置可以安装在变电站出线谐波源线路的首端 (或末端) , 空气隙间S1的一端直接与高压系统的三相 (A、B、C相) 连接即可。

2.2.2 参数设计

以35k V电压等级的简易过电压保护装置为例, 可以按照如下步骤进行:

第1步:需要确定本发明接入系统的电压等级。其支柱绝缘子的额定电压应与电弧炉电源侧的电压相同。本例中, 电弧炉电源侧的电压为35k V, 则本发明的支柱绝缘子应选择35k V户外形 (如安装在户内时则选择35k V户内形) 。

第2步:按照《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中表5和表6设置对地放电的保护间隙和辅助间隙。查表得S1=210mm, S2=20mm。

为防止雨水或冰雪造成保护间隙和辅助间隙短路, 可将保护间隙和辅助间隙设置为水平方式布置。

第3步:绝缘配合计算。

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中10.1.10条的规定, 其对地计算用最大操作过电压水平为:3.2×35/1.732≈65k V

由于对地间隙的数值在标准已经给出, 因此不需要进一步进行核验。其相间操作过电压水平为: (1.3-1.4) ×65≈85k V (取1.3倍相对地电压进行计算)

由于相间放电间隙的数值无标准, 因此需要进一步进行核验。根据试验结果, 85k V电压下的放电间隙距离为:200mm (相对温度90%) , 为保险起见, 取250mm (相对温度90%, 击穿电压为96k V) 。

第4步:将本发明府视图中的A、B、C点分别与三相电力系统的A、B、C三相可靠连接 (安装于电弧炉用户靠电网侧的适当位置) 。

2.2.3 保护原理

当电弧炉工作并产生过电压 (相间或对地) 向电网侧传递, 并且该过电压水平超过第3步设定的数值时, 间隙被击穿, 将过电压产生的能量泄放, 使过电压无法传递到电网侧, 从而达到保护电网设备的目的。

3 采用新技术后注意事项

当相间过电压导致相间放电隙间S3被击穿时 (此时为相间短路) , 由安装于电网侧的高压断路器跳闸切除该负荷;当相对地过电压动作导致空气间隙S1被击穿时, 保护间隙S2同时必然被击穿, 过电压产生的能量通过空气间隙S1和保护间隙S2流入大地得以泄放 (不中断对电弧炉用户的供电) , 当过电压结束后电弧自动熄灭, 系统恢复正常运行。

在运行中应该注意的问题是:

(1) 装置接地应良好, 不得大于4Ω, 建议在1Ω以下。

(2) 装置在运行中, 巡视人员距离装置接地处保持安全距离 (室内大于4米, 室外大于8米) 。

(3) 装置相间保护动作, 电源侧断路器跳闸后, 应检查装置正确后方可送电;装置正常运行时, 应退出自动重合闸。

4 结语

通过具有完全自主知识产权的创新技术应用, 简易过电压保护装置能够有效降低谐波谐振引起的过电压对电网设备的损坏, 保证电网安全稳定运行。

摘要：研制一种简易过电压保护装置, 它具有限制电力系统相间和相对地的过电压倍数的功能, 能够有效降低谐波谐振引起的过电压对电网设备的损坏, 保证电网安全稳定运行。

关键词：研制,过电压,保护装置

参考文献

过电压保护在测控系统中的应用 第8篇

近三十年以来,随着经济的快速发展,信息化设备得以广泛地应用,人们已经越来越离不开电力、测量和控制、信息通讯等设备,人们对使用这些设备已经习以为常,只有当这些设备发生故障的时候,人们才会感到它们是多么重要。然而,随着科技的进步,设备集成度的提高,其耐冲击能力却显著降低,导致因雷电产生的雷击电磁脉冲对电子设备的损害成逐年上升趋势,同时电气系统的开关操作和静电放电(ESD)所产生的瞬态浪涌也对电子设备造成了极大的危害,尤其在自动化领域,测控设备的过电压保护更为重要,其中任何一个设备的损坏都有可能会导致巨大的损失。

2 过电压产生的原因[1]

瞬态过电压主要来源于大气放电产生的雷电放电、设备开关过程的浪涌电压、静电放电现象和线路故障。

2.1 雷击放电

在雷击点将会产生很大的电流,由此产生巨大的电压降。就是对接地电阻非常小的建筑物和系统来说,产生的电压降也是非常大的,这个电压降可以通过直接传导、电感和电容耦合的方式由电源、测量设备或数据传输系统进入电气设备或电子设备内部。

2.2 开关动作产生的浪涌电压

因设备开关而产生过电压的次数远远大于雷击产生的过电压次数,尤其是主回路的大电流开关动作会产生明显的过电压。设备开关产生过电压的原因在于开关的结构,断开或接通电流开关触点的动作并不同交流电电流的回零点同步,在电流断开的时候有一个非常快速的电流变化,从一个很大的值到一个零值(di/dt)。因为电路中有阻抗的存在,这将产生一个高频和高压尖峰的浪涌电压,这个浪涌电压将通过直接、电感、电容耦合的方式到达电气元件,对这些元件造成损伤或彻底地破坏。当电路接通时也会因为电流的快速变化产生过电压。

2.3 静电放电现象

众所周知静电放电现象是由摩擦积聚的电荷产生的。我们经常会碰到这种现象,比如说当你走过地毯时,经常会有被电击的感觉,这些积累的电荷可达到上万伏。当这些电荷向低电位释放的时候,我们把它叫静电放电(ESD)。如果这些电荷冲击到电气元件时,通常会造成电气元件的彻底损坏。

2.4 线路故障

在50/60H主回路中经常会发生线路故障,也许是电源设备的故障或机柜的错误接线。而这些故障通常也会使线路中产生高电压。

3 测控系统引入过电压的途径

3.1 直接耦合

过电压通过共同的接地阻抗直接进入线路中,如图1所示。过电压的数值是由雷击的电流和接地电阻的大小来决定的。过电压的频率和波形曲线取决于线路的电感值和电流上升的速率,甚至一定距离外的雷击也可通过电波的传播导致过电压,这个过电压通过直接耦合来影响电气系统的不同部分。

3.2 电感耦合

一个大电流的雷击会产生一个强大的电磁场,如图2所示。在这个电磁场内的导体(比如:接地线、电源线、数据线等)会通过电磁感应产生一个过电压,根据变压器原理,通过电感耦合的电压取决于高频电流的变化率di/dt---当原边和副边只有一根导线时(即电感非常低的时候),也能感应出很大的电压。

3.3 电容耦合

过电压的电容耦合也是可能的,如图3所示。当一根导线受到过电压时,会和相邻的低电位导线产生一个很强的电场,电场内的电子移动最终导致高电位导线向低电位导线放电,使低电位导线同样受到过电压的冲击。

4 测控系统中过电压保护的原理[2]

过压保护的基本原理是,在瞬态过电压存在的极短时间内,在被保护区域内的所有导电部件之间建立起一个等电位。在保护的区域内,所有导电部件都可认为具有接近相等或绝对相等的电位,因而不存在显著的电位差。在测控系统中经常遇到的是数字信号和模拟信号,对于这两类的信号是我们设计保护的重点。

4.1 数字信号

数字信号大多是两线制的信号,会有一个基准电位。这些主要通常来自于数字量的传感器、执行器和显示仪表,比如限位开关、探针、光电栅、接触器、电磁阀和告警灯。这些信号的参考点可以是接地点也可以不是,这取决于保护方式。数字信号通常会受到的是共模干扰。共模干扰是指导体和参考点(接地点)之间产生的干扰电压,主要由电容耦合的方式产生的,如图4所示。从电流的方向和路径来看,共模电流是在两根导线上以相同的方向流动的,它们的返回路径都是地线。

4.2 模拟信号

模拟信号大多也会是两线制的电压或电流回路信号,不带有公共参考点,就象4﹍20m A电流信号一样。模拟信号通常受到的是差模干扰。差模干扰是指导体和导体之间产生的干扰电压,这要由电感耦合和直接耦合方式产生的,如图5所示。从电流的方向和路径来看,差模电流是在两根导线上以相反的方向流动。

5 过电压保护在测控系统中的工程实践

某自来水厂,周边空阔,建筑物少,水厂在设计和建设时,多考虑建筑物和高压配电系统的防雷保护,近几年来水厂都普遍改用自动化控制,增加了很多诸如PLC、在线仪表、闭路监控、网络设备等一批微电子、智能化设备仪表,这些弱电设备内部结构高度集成化,从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对过电压的承受能力明显下降;另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易过电压侵入。

为了防止过电压破坏高灵敏度电气设备,在过电压到达敏感的电气元件之前使用短路的方法将过电压对地释放掉,因此我们在本项目系统设计和工程实施过程中,要多方面考虑各种因素,做好防护。

5.1 信号系统的防护

(1)水厂电动阀门上的限位开关通常用来检测阀门开启的位置,而且现场的环境都非常的恶劣。比如当限位开关被激活时,马达迅速反向转动时会在电网中产生很大的干扰,因此我们使用的是Weidmuller的MCZ OVP SL 24Vdc0.5A过电压保护器[3],如图6所示,可以保护两个控制器输入信号,每一路都通过气体放电管、压敏电阻和抑制二级管接地,提供过电压保护。

(2)水厂中还有很多液位需要测量,测量容器液位时,传感器需要输入24V供电电源,输出对应于液位的4-20m A信号到控制器。由于传感器和控制器之间的距离非常的长而且爆露在外面,这时要在传感器前和控制器前加上过电压保护元件,我们使用的是Weidmuller的MCZ OVP CL 24Vdc0.5A端子式过电压保护器[3],如图7所示,,当卡装到导轨的同时,MCZ端子式过电压保护器就和接地点联接在一起了。

我们采购的所有过压保护产品都有一个接地端子,联接到等电位带的接地线必须连到这一点。接地线的导线截面应尽量大,而且到接地排的长度要尽量的短,每一厘米地线长度的增加都会使过电压保护器件的残压上升.

5.2 正确使用屏蔽电缆

不正确的接地或没有使用效果良好的部件,都会降低保护的效果或根本无效。实践证明,在任意一点将屏蔽层接地是远远不够的,因为有时选定的接地点并不能消除高频干扰产生的影响。

屏蔽层不能连接到设备工作地上,而应连接到保护地上。如果外壳没有接地,屏蔽层需要联接到一个单独的接地点。接地回路电阻越小,通过电感耦合产生的干扰电压也越小。下面的简图是屏蔽层一端和保护地之间常使用的联接方法,如图8所示,用来消除因电容耦合产生的干扰电压。

当长距离联接屏蔽电缆时,比如当现场的传感器必须联接到控制室中,两个接地点的电位差不能被忽视。我们采用的方法是将现场侧和控制室内的接地点通过一根均压线联接起来,屏蔽层两端接地,如图9所示,用来消除因电感耦合产生的干扰电压。

5.3 电气柜的内部部件的分区

钢制的电气柜具有很好的磁场屏蔽特性。我们将过电压保护器件安装在线缆的进线侧,既最靠近电缆进入点的导轨上,这样过电压在进入机柜处就被释放掉了,就可以防止外部的干扰电压偶合入机柜。同时在机柜敷设的信号电缆到过电压保护器的距离要短,特别是数据电缆,然后再接到设备。也要将被保护和未被保护的线缆隔开,敏感的信号电缆在布线时要同干扰源分开。在这里接地线被定义为未保护线,在布线区域或线缆槽内可以使用金属隔板来获得隔离的效果,如果信号线缆和电力线缆是平行敷设时,两者之间的距离至少为500mm,将屏蔽电缆直接接入设备,并将屏蔽层同设备相联。

6 结束语

过电压保护已成为电磁兼容研究的重要方面,同时也被列入了相应的政策法规中。测控系统各种线路伸入到工厂的各种环境之中,采用任何一种单一的过电压保护方式都难以保证其安全,必须采取综合防护的措施,才能确保精密电子设备和信息网络的正常运行。

摘要：本文详细介绍了过电压保护措施在某水厂测控系统中的应用,认真地分析了过电压产生的原因、测控系统引入过电压的途径,同时给出了我们在工程实践中避免过电压所采取的具体措施。

关键词：过电压,信号,屏蔽电缆,接地

参考文献

[1]喻剑辉,张元芳编著.高电压技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

[2]平绍勋主编.电力系统内部过电压保护及实例分析[M].北京:中国电力出版社,2006.

暂时过电压对SPD后备保护的影响 第9篇

在电力系统中, 因雷击、操作和故障等原因造成的瞬态过电压是不可避免的。如在雷击时, 雷电在低压电气装置中引起的持续时间以微秒计的瞬态冲击对地过电压, 其持续时间虽然极短, 但幅值和波形陡度却极大, 可能引起电气装置中电气设备和电子设备的绝缘击穿, 导致设备损坏, 或工作受干扰, 有时可引发火灾、人身电击、大面积停电等严重事故, 为了保护低压电气设备免遭瞬态过电压的侵害, 浪涌保护器 (Surge Protection Device) 在电力系统、工业民用建筑、石油石化、铁路等各个行业发挥着举足轻重的作用。随着SPD的大规模应用, SPD后备保护的选择对于避免SPD起火和防雷失效事故起着极为重要的作用。

1 电力系统中低压暂时过电压形成原因分析

在电力系统中, 由于断路器操作、故障或其他原因, 使系统参数发生变化, 引起系统内部电磁能量的振荡转化或传递所造成的电压升高, 称为电力系统内部暂时过电压。高压系统接地故障和低压系统内部故障都可能在低压系统中产生暂时过电压。

1.1 在变电所中, 高压系统和低压系统是“共地”的, 即它们的接地都共用一个接地极。

因此, 若高压侧发生接地故障, 则产生的故障电流流经共用接地极时就可能在低压侧产生暂时过电压, 暂时过电压幅值和持续时间与高压系统接地形式及接地保护的断开时间有关。

1.1.1 高压侧小电流接地系统包括:不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统。

由于此类系统的接地电流小, 当故障电流通过接地电阻时产生的电压较低, 低压系统的标称电压为380V, 而高压系统接地故障传导至低压系统的暂时过电压通常不会超过120V, 远远低于低压系统的标称电压, 所以这种情况下暂时过电压几乎不会对SPD的安全造成任何影响。

1.1.2 高压侧大电流接地系统。

高压侧大电流接地系统为低电阻接地系统。由于系统接地电阻小, 当发生接地故障后构成了完整的回路, 接地电流很大。接地电流流过接地电阻时产生了很高的对地电压。高压系统接地故障传导至低压系统的暂时过电压最高值为1200V。SPD承受的暂时过电压根据低压系统接地形式 (低压侧为TN系统;低压侧为TT和IT系统) 而不同。中性线与保护接地线之间的暂态过电压为高压接地故障传导的暂时过电压1200V;相线与保护接地线之间的暂时过电压为相电压与高压接地故障传导的暂时过电压矢量和。

1.2 低压系统发生故障产生的暂时过电压

1.2.1当低压系统发生相中线短路故障时, 故障电流在故障点流经一段中性线返回电源, 在流经的中性线上会产生电压降ΔUN。ΔUN与系统电压U0的矢量和成为了非故障相线与中性线间的暂时过电UTOV。

1.2.2根据负荷的接地形式, 接地系统可以分为TN和TT系统。其中TN系统又分为TN-C接地系统和TN-C-S系统。在TN系统中, 电气装置的接地时连接到PE线或者是PEN线上。TT接地系统中, 电气装置的接地是连接到一个独立的接地极上, 独立接地极与电源接地极没有电气上的联系。在TN系统中发生相线导体意外接地时, 由于电气装置与电源使用同一接地极接地, 其他相线的对地电压不会发生改变。当在TT系统中, 由于电气装置的接地极和系统的接地极没有电气联系, 当相线的意外接地时, 其他相会在相线与保护接地线之间形成幅值高达的暂时过电压。当系统相线意外接地时, 保护开关会根据整定的电流来对故障进行切除。

1.2.3中性线断线故障引起的过电压。在TN-C系统或者TN-C-S系统中, 用电设备通常按照三相平衡的原则平均分配在三相中, 中性线中通常是没有电流的。当负荷严重不平衡时, 中性线中的不平衡电流会非常大, 在一些情况下中性线可能因为过热而烧断。

中性线断线后, 由于负荷的不平衡会导致线间电压分配的不平衡, 负荷侧的电压中性点会偏移, 而偏移产生暂时过电压严重时会偏移到线电压构成的正三角形一条边上, 使其中一相线与中性线间电压为。

2 暂时过电压对SPD的影响

SPD主要分为电压开关型和限压型两种。限压型SPD的主要成分为金属氧化物压敏电阻 (MOV) 。是由一种以氧化锌为主体, 添加多种金属氧化物的多晶体半导体陶瓷元件。当雷电冲击电流通过时, 电流集中流向MOV的薄弱点, 形成击穿后, SPD气化燃烧。电压开关型SPD主要部件为气体放电管 (GDT) , 有单间隙和多间隙型。开启式单间隙型以羊角间隙为代表, 封闭式单间隙SPD以陶瓷气体放电管为代表。单间隙SPD在浪涌或电源振荡激发导通后, 20~30V的电弧电压使电源处于短路状态。当电弧电流比较大, 持续的电弧烧穿封装电极片时, 火焰迅速喷发燃烧引起火灾事故。当系统出现暂时过电压时, 暂时过电压一旦超过SPD启动电压, 工频电流就会流过SPD。通过SPD的电量超过10C就能引发SPD起火燃烧。SPD后备保护对于防止SPD起火燃烧至关重要。

3 熔断器和断路器作为SPD后备保护分析

SPD后备保护的基本要求为通过雷电流时不误断, 通过工频交流电流时断开开关保护SPD。后备保护装置在雷电流冲击下不误断至少应该满足:T1级不小于SPD的冲击电流Iimp (10/350μs, 25k A) ;T2级不小于SPD的最大放电电流Imax (8/20μs, 80k A) ;T3级不小于SPD的Imax (8/20μs, 40k A) 。SPD通过工频电流大于5A以上时易起火, 所以需要在工频电流达到5A前切断电路。通过实验发现, 当熔断器和断路器满足冲击电流通过及在SPD通过工频电流起火时也不会熔断或断开。

4 SPD专用后备保护器 (SCB) 实现方案

SPD专用后备保护器具有滞后、选择动作特性, 特性具有延时效应。由于雷电流通过时持续时间非常短, 后备保护电器的延时尚未完成雷电流已经消失, 保证了在雷电冲击下后备保护电器不动作, SPD不会退出运行。

随着社会的发展, 对电气设备的保护要求不断提高, 为防止瞬时过电压SPD的应用越来越广泛。在无人值守的变电所或其他需要遥控的情况下, SCB能够通过其附件来满足需要, SCB因过负荷、漏电、短路等故障脱口后, 其附件可以进行自动的重合, 使系统能够持续有效的工作, 适合无人值守通讯基站、灌溉水泵等设备配电配套使用, 保证设备能够持续安全运行。

5 结语

综上所述, 暂时过电压的存在造成了SPD的安全隐患。为了解决暂时过电压对SPD造成的危害, 出现了SPD专用后备保护器 (SCB) , 从而解决了低压电源系统SPD后备保护装置存在的问题, SCB将随着国民经济的高速发展在各个行业发挥作用。

摘要：施加给电气装置的电压如超过电气装置的标准电压, 称作过电压。低压电气装置可能出现各种过电压, 例如由于电网和电气装置运行条件的变化引起工频电源电压变化而出现缓慢而持续的线间过电压。本文分析了低压系统暂时过电压形成原因, 并给出了不同供电制式下的最大暂时过电压值。探讨了暂时过电压对SPD的影响及SPD后备保护需要注意的问题。

关键词：暂时过电压,浪涌保护器,后备保护装置

参考文献

[1]杨大晟, 张小青, 许杨.低压供电系统SPD的失效模式及失效原因[J].电瓷避雷器, 2007 (4) :43-46.

[2]朱子述.电能质量讲座第十讲——暂时过电压和瞬态过电压[J].低压电器, 2007 (20) :59-62.

过电压的保护 第10篇

关键词：架空线路；过电压保护器；绝缘操作杆；绝缘支架；带电装拆线路 文献标识码：A

中图分类号：TM512 文章编号：1009-2374（2015）14-0024-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.14.012

为减少10kV配网架空线路雷击断线及跳闸事故率，深圳龙岗地区普遍采用一种名为“架空绝缘线路过电压保护器”的防雷产品。该产品分为引流环、限流元件、连接金具三大部分，原理是安装在架空线路上，平时与线路隔离，氧化锌限流元件不承受线路的工频电压，一旦线路出现雷电过电压或大的操作过电压时，该装置设置的空气间隙被击穿，而其引流环将电弧吸引过来，这时氧化锌限流元件动作，释放雷电流并截断后续产生的工频续流，从而防止架空线路雷击断线事故的发生。该产品在龙岗地区多条线路上应用，效果良好。然而，该产品安装位置贴近支柱式绝缘子，连接金具与支柱式绝缘子根部连接，并且该产品底部连接有接地线缆，所以从安全角度出发，带电线路加装或更换该产品需要采用停电方式。

1 现状调查

目前，国内外在没有专用工器具情况下，安装过电压保护器只能采取停电方式装拆过电压保护器，安装过程是将线路停电，将过电压保护器的连接支架安装在针式瓷瓶的支柱上。

2 项目研究的预期目标

（1）完成可实现带电作业更换或加装架空绝缘线路过电压保护器产品的工器具的研制，其中包括研制抓取线路过电压保护器用绝缘操作杆、临时支撑架空导线用的绝缘支架、安装或拆卸支柱绝缘子紧固螺母用绝缘操作杆；（2）利用项目成果，逐步开展配网架空线路带电更换线路过电压保护器项目；（3）完善作业指导书及作业方案，编制技术规范。

3 项目总体设计及实施方案

3.1 抓取线路过电压保护器用绝缘操作杆的研制

抓取器的设计参考试管钳夹的设计，选取适合保护器外护套直径的绝缘钳夹作为抓取器本体，然后设计一个绝缘顶锥，顶锥为圆锥形，底部安装一个螺杆，与绝缘操作杆顶部连接。另外设计一个绝缘框架，固定夹钳和顶锥，并保证夹钳能够自由活动，框架中设计一个固定螺母，与顶锥底部螺杆配合。当绝缘操作杆旋转时，顶锥底部螺杆随之转动，驱动顶锥前进或后退。顶锥前进时，夹钳被迫收紧，这样可以紧紧抓住线路保护器，顶锥后退时，夹钳张开，绝缘杆可以与线路保护器脱离。

3.1.1 绝缘操作杆的设计。10kV带电作业用绝缘操作杆属于成熟产品，我们根据《带电作业用绝缘杆通用技术条件（GB 13398-92）》及《南方电网公司安全工器具技术规范（绝缘操作杆部分）》要求进行产品选择。

第一，绝缘操作杆的杆材由环氧树脂制成，环氧树脂采用人造纤维加强，其外观颜色选择黄色。其密度不小于1.75g/cm3，吸水率不大于0.15%，50Hz介质损耗角正切不大于0.01。绝缘部分用于绝缘隔离。根据电压等级的不同，最短有效绝缘长度不应小于表1中所列的数值：

根据操作需要，我们将操作杆定于2m，绝缘部分大约1.7m，远远满足绝缘要求。

第二，对绝缘操作杆材料电气性能要求和选择。受潮前、后的电气特性：我们选择的绝缘操作杆制造的杆材满足表2的规定：

试品在100kV工频电压下应满足无滑闪、无火花或击穿，表面无可见漏电腐蚀痕迹，无可察觉的温升等要求。另外制造绝缘操作杆的杆材进行了1200mm长试品的淋雨试验。淋雨试验条件见GB 13398-2008中5.5.2条的规定。对试品施加工频电压100kV（有效值），加压时间持续1h，无滑闪、无火花或击穿，表面无可见漏电腐蚀痕迹，无可察觉的温升。

3.1.2 转动手柄的设计。本项目设计的绝缘操作杆完成既定动作需要操作杆旋转驱动顶锥运动，为了方便操作杆旋转，我们在操作杆底部设计了一个转动手柄（图1），增加旋转力臂，使操作时更加省力。

3.2 临时支撑架空导线用的绝缘支架的研制

3.2.1 产品结构设计。产品整体由绝缘支撑管、绝缘固定板、定滑轮、横担固定器、电缆挂钩和承力绳组成，整个支架通过横担固定器固定在线路横担上，承力绳穿过绝缘支撑管和定滑轮与电缆挂钩连接，当作业人员用电缆挂钩固定电缆后，拉动承力绳将电缆吊起，然后固定承力绳，将电缆固定。横担固定器设计成可以调节式，即可以根据横担的宽度和高度进行调节，适应现有绝大多数线路横担尺寸。

3.2.2 机械性能设计。绝缘支架机械性能设计主要考虑其挂绳垂直机械负荷，主要针对架空线缆重量，根据龙岗地区线路实际情况了解，架空线路基本采用铝芯绝缘导线，依据上表，选择最大300mm2导线，导线重量为1.145kg/m，以支柱绝缘子所在位置，以及杆塔每档50距离计算，绝缘支架额定承受力为9.8×1.145×100/2=561.05N。另外根据查阅相关资料，选择绝缘斗臂车用三相临时横担作为参考，其技术参数中单导线非平衡负荷为910N，远超过560N，所以将绝缘支架额定机械负荷定为910N。

3.3 安裝或拆卸支柱绝缘子紧固螺母用绝缘操作杆的研制情况

安装或拆卸支柱绝缘子紧固螺母用绝缘操作杆研究主要针对支柱绝缘子紧固螺母，由于支柱绝缘子种类很多，所以设计考虑安装或拆卸工具与绝缘操作杆分离，即在绝缘操作杆顶端设计一个万用连接装置，则可以根据不同的支柱绝缘子匹配不同型号或规格的工具（见图2）。

万用连接装置设计成齿轮卡盘形状，同时将其他工具如套筒扳手、叉形扳手等尾部也加工成同样的齿轮卡盘，使用时互相螯合，根据需要调整角度，再利用中心螺栓进行固定（见图3）。绝缘操作杆的选择同抓取线路过电压保护器用绝缘操作杆，尾部也同样设计了一个转动手柄，增加旋转力臂，使操作时更加省力。

3.4 配网架空线路带电更换线路过电压保护器应用研究

作业工程：10kV XX线路XX杆安装架空线路过电压保护器工程。

作业类别：第三类采用绝缘操作杆及绝缘手套带电安装线路过电压保护器。

作业目的：提高架空线路防止雷电过电压断线能力。

作业内容：在XX线路XX杆安装一组架空线路过电压保护器。

作业主要步骤：（1）1#电工将绝缘斗调整到内侧导线下，得到工作监护人许可后对内侧导线套好绝缘套管，并对柱式绝缘子铁件部位进行绝缘遮蔽（用遮蔽罩）；（2）2#电工与3#电工配合将绝缘支架用绝缘绳吊入绝缘斗，准备下一步工作；（3）调整绝缘斗至适当位置，将绝缘支架固定在横担上，并调整位置，使支架吊臂对齐需要更换保护器的那相导线，将吊臂钩子钩住那相导线，调整绝缘斗，2#电工拉动传力绳，缓缓将吊钩提升一点，使吊钩受力，固定传动绳，然后1#电工用绝缘杆（抓取保护器）固定住保护器，2#电工用绝缘杆（松紧支柱绝缘子支脚螺母）缓缓拆除支柱绝缘子固定螺母，再慢慢移动绝缘杆（抓取保护器），将保护器取走。换掉旧保护器，用绝缘杆（抓取保护器）固定新保护器，慢慢移到支柱绝缘子下端，并松开传动绳，将导线缓慢放下，轻轻将保护器连接金具套入支柱绝缘子支脚，并按照保护器安装要点调整好位置，再用绝缘杆（松紧支柱绝缘子支脚螺母）重新将固定螺母旋紧，使新保护器固定好。最后松开吊臂钩子，拆除支架；（4）如果需要更换外侧保护器，其步骤与前面三个步骤相同。如果需要更换中相保护器则需在二侧导线上都安放好绝缘套管后才能更换中相保护器；（5）拆除柱式绝缘子绝缘遮蔽工具及导线绝缘套管。

4 结语

项目通过带电作业更换线路过电压保护器设备用绝缘操作工具的研制并通过试用，项目的设计是可行的，有效地解决了只有停电安装及更换过电压保护器的矛盾，创新了更换或加装架空绝缘线路过电压保护器装置的新的带电作业项目，提高了供电可靠性。

过电压的保护 第11篇

1 传统的过电压保护器选型

我公司10k V配电系统原采用HFB-A-12.7/150型三相组合式过电压保护器来保护大型电动机免受过电压的危害, 其中“A”代表“保护对象是电动机”。该型过电压保护器采用氧化锌非线性电阻 (阀片) 加放电间隙的保护结构, 其最大通流容量150A。其保护原理见图1。

2 问题的产生及分析

生产线投运后, 先后对部分10k V电动机进行了高压变频调速改造, 改造前后的接线对比见图2。原来过电压保护器是直接对电动机进行保护, 改造后过电压保护器是对变频器中的移相变压器进行保护, 所以原来的HFB-A-12.7/150型三相组合式过电压保护器 (电动机型) 就不再适用于使用变频调速的电动机保护。但当时我们都没有意识到这个问题, 为事故的发生埋下了隐患。

2013年初, 一台采用变频器的电动机高压柜运行中发生爆炸, 高压柜后柜门严重变形, 整个生产线停产。现场调查结果认定, 是过电压保护器击穿, 10k V电压直接对地放电造成的此次事故。

我们对事故中损坏的保护器进行了拆解, 发现该保护器的B相和接地间隙已放电击穿, 说明间隙本身没有对氧化锌阀片起到保护作用。通过对市场上不同厂家的过电压保护器样品拆解, 我们发现对通流容量起到关键作用的氧化锌阀片, 不同厂家阀片的截面积存在很大差异。本次事故中损坏的过电压保护器的氧化锌阀片截面积比另外2个厂家的阀片小很多, 说明其通流容量小, 在发生过电压的时候大电流得不到及时释放而引起事故。

3 改进方案

通过对变频改造后的电动机线路进行重新梳理, 结合事故分析, 我们认为HFB-A-12.7/150型三相组合式过电压保护器用在变频调速回路上存在的问题是:1) 保护对象不适合;2) 通流容量偏小;3) 间隙距离存在问题。经过拆解试验和理论分析, 最后我们决定选用EAT-5Z-17/600六柱全相保护器, 其中“Z”代表“保护对象是电站型”, 适用于变压器、母线和开关等的保护。其保护原理见图3。

该系列保护器取消了放电间隙, 增大了氧化锌阀片的截面积, 从而大大提高了过电压时的通流容量 (达到600A) , 该系列保护器还配备了在线监测仪, 可以及时了解过电压保护器的过电压次数, 进一步提高系统的安全性和可靠性。

4 结束语