如今,避雷器通常用于開關(guān)設(shè)備中,以將瞬態(tài)電壓鉗制在低于被饋電設(shè)備和開關(guān)設(shè)備饋電設(shè)備的允許 BIL 的水平。在某些系統(tǒng)配置下,避雷器在延長(zhǎng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)設(shè)備壽命方面發(fā)揮著特殊作用。金屬氧化物壓敏電阻 (MOV) 常用于開關(guān)設(shè)備和中壓電機(jī)控制中心 (MVMCC)。與舊閥型碳化硅技術(shù)相比,金屬氧化物避雷器可在較低的浪涌電流水平下平穩(wěn)地開啟和關(guān)閉。
金屬氧化物電阻片主要性能如下:
1)伏安特性優(yōu)異:這也是氧化鋅電阻片與碳化硅電阻片最大的區(qū)別,在正常運(yùn)行電壓下流過(guò)碳化硅電阻片電流將達(dá)到數(shù)十安培,而流過(guò)金屬氧化物電阻片的電流只有幾十微安,其實(shí)這也就是取消間隙,實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙避雷器的原因所在。
2)通流容量大;
3)響應(yīng)速度快;
4)使用壽命長(zhǎng)。
參數(shù)
避雷器的參數(shù)不僅關(guān)系到被保護(hù)設(shè)備的安全,而且也關(guān)系到避雷器自身的安全,所以避雷器參數(shù)的確定非常重要,現(xiàn)在我們談一下避雷器主要技術(shù)參數(shù)的確定:
1、額定電壓(Ur):施加到避雷器端子間的最大允許電壓有效值。它根據(jù)系統(tǒng)接地方式來(lái)確定,具體如下:
a)有效接地系統(tǒng)的額定電壓(Ur),3~35kV系統(tǒng)為1~1.2倍的系統(tǒng)最高運(yùn)行電壓(Um),35kV以上系統(tǒng)為0.8倍(Um);
b)不接地系統(tǒng)的額定電壓(Ur), 3~20kV系統(tǒng)的為1.38倍(Um),35~66kV系統(tǒng)的為1.25倍(Um)。電機(jī)用避雷器的額定電壓(Ur)為1.25~1.30倍的電機(jī)額定電壓。
2、持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc):允許持久的施加在避雷器端子間的工頻電壓有效值。持續(xù)運(yùn)行電壓(Uc)為0.75~0.8倍的避雷器額定電壓(Ur);
3、標(biāo)稱放電電流(In):用來(lái)劃分避雷器等級(jí)的、具有8/20波形的雷電沖擊電流峰值。在GB11032標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此有明確規(guī)定,如果使用環(huán)境特殊時(shí),還可以做相應(yīng)的調(diào)整。
4、殘壓(保護(hù)水平)(Ures):放電電流通過(guò)避雷器時(shí)其端子間的最大電壓峰值。它主要有雷電殘壓和操作殘壓兩種,根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐受水平來(lái)確定,即絕緣耐受水平/殘壓=配合系數(shù)Ks,一般雷電殘壓配合系數(shù)Ks≥1.4,操作殘壓配合系數(shù)Ks≥1.15;
5、外絕緣及耐污要求(爬電比距):根據(jù)使用地區(qū)的污穢情況來(lái)選擇避雷器耐污要求,即爬電比距。避雷器爬電比距按照污穢等級(jí)分為4級(jí),具體如下:
Ⅰ級(jí)輕度污穢地區(qū)為17mm/kV;
Ⅱ級(jí)中等污穢地區(qū)為20mm/kV;
Ⅲ級(jí)重污穢地區(qū)為25mm/kV;
Ⅳ級(jí)特重污穢地區(qū)為31mm/kV。
在選擇爬電比距時(shí),應(yīng)注意外套的有效絕緣高度,考慮它的有效性。在Ⅲ級(jí)及以上重污穢地區(qū)用的避雷器,其型式試驗(yàn)中應(yīng)做人工污穢試驗(yàn)。
安裝
要在開關(guān)設(shè)備和中壓馬達(dá)保護(hù)中安裝 MOV 避雷器,需要考慮幾個(gè)物理方面以確??煽窟\(yùn)行。其中最重要的是環(huán)境溫度、將避雷器連接到被保護(hù)設(shè)備的導(dǎo)體的引線長(zhǎng)度以及兩個(gè)單獨(dú)相中避雷器之間的間距。
環(huán)境溫度——金屬氧化物壓敏電阻的額定環(huán)境溫度為 -40°C 至 40°C,臨時(shí)最高氣溫為 60°C。隨著器件溫度的升高——漏電流繼續(xù)攀升。漏電流的增加導(dǎo)致避雷器溫度超過(guò) MOV 的額定溫度。避雷器的內(nèi)阻開始下降,器件開啟電壓降低。如果溫度超過(guò)避雷器的熱能力,就會(huì)發(fā)生熱失控,避雷器在系統(tǒng)工作電壓下開啟,不會(huì)關(guān)閉,從而導(dǎo)致線路對(duì)地故障。
電纜連接尾線長(zhǎng)度 - 連接避雷器和受保護(hù)設(shè)備以及避雷器和接地母線的導(dǎo)線長(zhǎng)度必須盡量縮短,這一點(diǎn)至關(guān)重要。波繼續(xù)在系統(tǒng)中以接近光速的原始浪涌電壓穿過(guò)避雷器,直到避雷器打開以將電壓鉗位在避雷器放電電壓。將避雷器連接到被保護(hù)設(shè)備和避雷器到接地層的引線的電壓降會(huì)對(duì)避雷器的放電電壓產(chǎn)生不利影響。經(jīng)驗(yàn)法則是避雷器放電電壓降低 5.2 kV/米。對(duì)于相導(dǎo)體和接地母線之間的每米引線長(zhǎng)度。在 12kV 以上的系統(tǒng)中,降低的放電電壓變得更加重要,其中 BIL 協(xié)調(diào)裕度降低到推薦的 20% 保護(hù)裕度以下。
裙邊距離——避雷器由兩種平行的介電材料組成。外表面通常是一種聚合物絕緣材料,可沿避雷器的長(zhǎng)度產(chǎn)生電壓梯度。該表面距離通常稱為爬電距離。第二部分是避雷器的內(nèi)部部分、MOV 盤、標(biāo)稱電壓的絕緣體和較高電壓的導(dǎo)體。為防止跨表面?zhèn)鲗?dǎo)(電痕),必須保持足夠的相間和相間接地間距。建議使用 1mm/1.2kV BIL 的裙邊間距。
導(dǎo)體到導(dǎo)體的距離——除了裙邊到裙邊的間距之外,重要的是要在整個(gè)系列中保持導(dǎo)體之間的相位間距。連接到避雷器頂部接線片的導(dǎo)體處于線路電位,并且必須保持與母線相導(dǎo)體相同的相間距。如果開關(guān)設(shè)備間距基于絕緣相距,則必須啟動(dòng)避雷器頂部的接線片連接。靴套應(yīng)勉強(qiáng)覆蓋第一個(gè)裙環(huán),并應(yīng)形成從導(dǎo)體到避雷器第一個(gè)環(huán)的連續(xù)路徑。為了避免“短路”爬電距離,護(hù)套不能與第一條裙板接觸。
安裝方向——氧化鋅避雷器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)安裝方向是垂直向上安裝,內(nèi)置彈簧保持閥片居中布置,可靠接觸,而傾斜、水平安裝,或倒立安裝,則可能造成閥片偏向一邊,造成接觸不好,影響性能,建議訂貨時(shí)和避雷器廠家說(shuō)明,以便按需設(shè)計(jì)生產(chǎn)。
這些物理考慮在確保避雷器能夠正常工作方面發(fā)揮著重要作用。
預(yù)防性試驗(yàn)
金屬氧化物避雷器在投入運(yùn)行前或使用一年后,應(yīng)做預(yù)防性試驗(yàn),其項(xiàng)目是:
1、對(duì)于無(wú)間隙金屬氧化物避雷器:
a、直流1mA參考電壓:在避雷器兩端施加直流電壓(直流電壓的脈動(dòng)部分不大于±1.5%),待流過(guò)避雷器的電流穩(wěn)定于1mA后,讀出的電壓數(shù)值不小于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)參數(shù)表中的規(guī)定值;
b、泄漏電流測(cè)量:在避雷器兩端施加0.75倍直流1mA參考電壓值,流過(guò)避雷器的電流不大于50μA;
c、不允許做工頻放電電壓試驗(yàn)。
2、對(duì)于帶串聯(lián)間隙金屬氧化物避雷器:
a、工頻放電電壓試驗(yàn):在試驗(yàn)變壓器原邊上串接一塊10A及以上的電流表。試驗(yàn)時(shí),應(yīng)均勻的從零開始施加電壓,觀察電流表,當(dāng)電流發(fā)生突變時(shí),表明放電間隙放電,此刻的電壓值為工頻放電電壓值。每次放電后,應(yīng)在0.2s內(nèi)切斷工頻電源。每?jī)纱卧囼?yàn)時(shí)間間隔不小于10s,測(cè)量次數(shù)為3次。每次所測(cè)的放電電壓值應(yīng)符合規(guī)定值;
b、電導(dǎo)電流試驗(yàn):在避雷器兩端施加直流電壓,其值為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓,流過(guò)避雷器的電流不大于20μA。
3、避雷器不允許做絕緣耐受試驗(yàn)。
金屬氧化物避雷器的出廠試驗(yàn)在相關(guān)的避雷器標(biāo)準(zhǔn)中都已做出了明確的規(guī)定