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    [浅议高耗能电力用户操作过电压的防治]什么是过电压

    分类:演讲稿PPT 时间:2020-03-28 本文已影响

    相关热词搜索:过电压 防治 高耗能 电力 操作

    (鄂尔多斯电业局 大用户管理分局,内蒙古 鄂尔多斯 017000)
    摘 要:文章阐述了有效地遏制高耗能用户事故 、降低用电设备事故给电网主设备带来的冲击是保障电网安全、提高电能利用率、延长高 耗能用户连续用电时间、实现增供扩销的重要工作之一,必须采取措施有效遏制手车 真空断路器的操作过电压,最大限度地降低用户电气事故率。
    关键词:高耗能;
    操作过电压;
    电力用户
    中图分类号:TM711  文献标识码:B  文章编号:1007—6921(2008)15—0113—01

    内蒙古电力(集团)公司目前正处于飞速发展的时期,在其电力用户当中,高耗能用户占有 较大的比重,以鄂尔多斯电业局为例,在全部用电负荷当中,高耗能负荷的比例高达60%。

    由于高耗能用户的用电地址多选择在变电站附近,并且具有用电容量大,操作频繁,冲击性 强的特点,在发生电气故障时,由于供电线路短,短路容量大,给电力系统主设备造成了严 重的冲击。所以,有效地遏制高耗能用户事故,降低用电设备事故给电网主设备带来的冲击 ,是保障电网安全,提高电能利用率,延长高耗能用户连续用电时间,实现增供扩销的重要 工作之一。
    1 电力系统过电压产生的原因及分类

    电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高,属于电力系统中的一种电磁 扰动现象。电气设备的绝缘长期耐受着工作电压,同时还必须能够承受一定幅度的过电压, 这样才能保证电力系统安全可靠地运行。系统的过电压来自两个方面,其一是雷电和雷击电 力系统所引起,称为大气过电压。另一类是系统内部的电磁能量转换所引起,称为内部过电 压。

    内部过电压,包括暂时过电压、操作过电压和谐振过电压。暂时过电压是指其频率为工频或 某谐波频率,且在其持续时间范围内无衰减或衰减缓慢的过电压,是由于断路器操作或发生 短路故障,使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压  ,又称工频电压升高。暂时过电压的起因主要是:接地故障、负载突变、谐振。操作过电压 是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压,其特点是 波头部分等值频率低,不对称,也不是重复的,通常只有一个极性的一个峰值极其波前时间 在选择绝缘时必须考虑。操作过电压的起因通常是:线路合闸与重合闸、故障与切除故障、 开断容性电流和开断较小或中等的感性电流、负载突变。谐振过电压是电力系统中电感、电 容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。常见的有:线性谐振 过电压;
    铁磁谐振过电压;
    参量谐振过电压。这里主要探讨的是内部过电压中的操作过电压 。
    2 手车真空断路器操作过电压的类型及产生的原因

    断路器的操作过电压是由于电路中存在电感电容储能元件,在断路器操作瞬间释放出能量, 在电路中产生电磁振荡而引发的。在感性负载中,这种过电压幅值高,上升陡度快,频率也 高,这无疑会对设备不利,严重地威胁着用电设备的安全运行。

    随着真空断路器研发技术的日臻成熟,具有结构紧凑,动作速度快,分、合闸所需功率小;

    寿命长,维修工作量少,开断容量大,允许开断次数多,适合于频繁操作的场合,以及不产 生高压气体及有毒气体,无火灾及爆炸危险,不污染环境等特点的手车真空断路器迎合了高 耗能生产企业的要求,所以当前鄂尔多斯地区的绝大多数高耗能用户都采用了35KV室内型手 车真空断路器。但是,真空断路器由于具有高速灭弧能力,在切断电路时,往往在电流过零 前被强行开断,在断弧瞬间储藏在负载内的电感与电容之间的电磁能量转换将在负载上产生 过电压,这比一般断路器要突出,尤其在最先断开相触头间,有可能因过电压引起电弧重燃 ,而产生更大的过电压。手车真空断路器操作过电压的类型主要包括以下几种:
    2.1 截流过电压

    由于真空断路器灭弧室本身特性的原因,在开断交流电流时,当电流在从峰值下降尚未到达 自然过零点时,电弧熄灭、电流突然中断,即常言的截流现象。开断时间越短、截断电流的 变化率越大,过电压越高、越危险!这种截流过电压现象并非仅在真空断路器中存在,其他 灭弧介质的断路器都可能发生这种现象,只是真空断路器发生截流过电压的几率要远高于其 他断路器。研究发现:断路器分闸速度、断路器触头的材料和几何形状与尺寸、灭弧室真空 度、开断电极的初始相位、以及开断次数和负荷特性等,都会影响到截流过电压的幅值。
    2.2(多次)重燃过电压

    用断路器来关合和开断电力系统某元件时,会出现电弧。关合与开断的电流愈大,电弧就愈 强烈,其工作条件也就愈严重。虽然从理论上来说,开断过程出现的电弧可能在交流电流 过 零点时自然熄灭,但由于电弧一经形成,断口间的绝缘不能立即恢复,此时,只要在断口上 加上一个比较低的电压,电弧就会重新形成。
    2.3 开断容性负载过电压
    由于真空断路器机械寿命长、少维护等优点与其他类型的断路器相比,实践证明其开断容性 负载的性能还是较好的。然而,有资料证明,真空断路器在投切电力电容器组时的情况并不 十分理想,原因是由于真空断路器间隙弧后介质恢复强度不够稳定和直流耐压水平降低,可 能发生击穿,从而出现过电压。
    3 防治手车真空断路器操作过电压的措施
    3.1 在断路器内部

    触头是真空灭弧室的关键 部件,触 头材料的构成成份、纯度、表面光洁度、装配工艺都直接 影响真空断路器的截流水平。触头材料主要用铜铬合金和铜铋合金、铜钨合金,国外有使用 高纯度铜和高纯度钢材料的;
    触头几何形状对击穿电压有相当影响:触头电极曲率半径大的 比曲率半径小的电极承受击穿电压的能力要强的多,触头材料曲率半径大,无形中要增加触 头材料,提高了成本。所以,真空断路器选型、定货时要对灭弧室提出单独的技术要求。由 于冶金和成型工艺的差异,国产装备优良、工艺精细、设计水平高的真空断路器产生操作过 电压的倍数明显要小。虽然差距在缩小,进口真空断路器的过电压性能目前依然优于国产设 备。
    3.2 “老练”工艺处理

    高电压、大电流法老练处理后的灭弧室对抑制操作过电压和降低重燃率效果显著;
    触头高压 小电流、低压大电流、直流老练法工艺的普遍采用,对抑制操作过低压有明显的效果。灭弧 室的真空度和洁净度对触头重燃和过电压倍数有较大影响,洁净度越高、真空度越高,重燃 率越低、过电压倍数越小。
    3.3 灭弧室外接非线性电阻

    采用氧化锌避雷器(MOA),即氧化锌压敏电阻,它具有半导体稳压管的作用,工频电压下 呈现的阻值很大;
    当外加电压升高到某一设定值后,阻值剧降,其限制电压设置不可太低, 否则起始动作电压也低,影响寿命。这种设备具有较好的非线性特性、动作快、伏安特性平 坦、寿命长、体积小、易维护等优点受到电力工作者欢迎,但投运前和运行后要定期做高压 试验。
    3.4 负载端并联阻容吸收器

    在抑制手车真空断路器操作过电压的方法中,在负载端并联阻容吸收器是目前鄂尔多斯电业 局针对高耗能用户在抑制手车真空断路器操作过电压方面采取的有效方法之一。阻容吸收器 的工作原理是把电阻R与电容C串联作为保护元件并联在负荷进线端,利用电容器的充电过 程,减缓过电压的上升陡度,又可以降低负载的波阻抗,因而降低截流过电压。同时利用电 阻器在发生截流时吸收负载回路高频振荡时的电磁能量,增加了高频放电电路的衰减系数, 可减少重燃次数和降低多次重燃过电压,有效地抑制过电压。必须考虑的是,通常采用阻容 吸收器是并联在相线和地之间,其电容器一般为0.1μF,并且是无放电间隙的阻容吸收器, 加之高耗能用户大量使用电力电缆,这无疑会导致经消弧线圈接地的35KV系统电容电流有大 幅增加。这一因素必须在系统设备选型、运行方式安排时加以综合考虑。

    综上所述,高耗能用户的电气设备运行工况恶劣,粉尘污染严重,并且高压设备的绝缘强度 水平普遍较低,一旦发生过电压极易造成绝缘击穿,引发电气事故,从而给电网主设备带来 严重的冲击,同时缩短了连续用电时间,增加了生产成本,不利于增供扩销。又因为高耗能 用户多选用35KV室内型手车真空断路器,并且操作频繁,不可避免地会产生操作过电压,使 得用户设备的安全运行情况进一步恶化。所以,必须从设备选型、订货、定期清扫、周期预 试、安全检查等方面综合治理,有效遏制手车真空断路器的操作过电压,最大限度地降低用 户电气事故率。
    [参考文献]
    [1] 成永红电力设备绝缘检测与诊断[M]中国电力出版社,45.
    [2] GB311.7-88高压输变电设备的绝缘配合使用导则.

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