新型保護(hù)電器—三相限壓器

1、1新型保護(hù)電器新型保護(hù)電器—三相限壓器三相限壓器（SXY）中國(guó)科學(xué)院等離子體物理所科聚公司1問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出冶金、礦山、電站、化工等工礦企業(yè)中大量使用3610kV的高壓電動(dòng)機(jī)。近年來(lái)真空開(kāi)關(guān)替代了傳統(tǒng)的油開(kāi)關(guān)，成為控制電動(dòng)機(jī)啟停的必備設(shè)備。由于真空開(kāi)關(guān)有良好的介質(zhì)恢復(fù)性能和極強(qiáng)的斷弧能力，所以電弧熄滅特別快，容易在關(guān)合和開(kāi)斷電機(jī)感性負(fù)載時(shí)產(chǎn)生截流過(guò)電壓、重燃過(guò)電壓和合閘彈跳過(guò)電壓等，危及電機(jī)絕緣的安全。為解決此問(wèn)題，曾經(jīng)采用在電機(jī)繞

2、組上并聯(lián)阻容吸收器，但一來(lái)高壓電容器體積大、價(jià)格高，二來(lái)阻容僅能減緩過(guò)電壓的脈沖陡度，不能限制過(guò)電壓的幅值，仍不能有效地保證電機(jī)絕緣的安全。于是人們采用無(wú)間隙氧化鋅避雷器（MOA），用以限制過(guò)電壓的幅值。MOA內(nèi)裝的氧化鋅壓敏電阻（ZnO閥片）具有優(yōu)越的非線性伏安特性（見(jiàn)圖1），其限壓性能好，動(dòng)作時(shí)間短（?50ns），通流吸能容量大（?300Jcm3），壽命長(zhǎng)，體積小，維護(hù)簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定，是目前國(guó)際公認(rèn)的最先進(jìn)的過(guò)電壓保護(hù)元件。我國(guó)國(guó)標(biāo)

3、GB110322000（等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC600994：1991）《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器》中表9規(guī)定了典型的保護(hù)電機(jī)用MOA的參數(shù)[1]。按此標(biāo)準(zhǔn)國(guó)內(nèi)各MOA生產(chǎn)廠已有眾多的電機(jī)MOA產(chǎn)品。但是GB11032規(guī)定的MOA均是聯(lián)接在線路與地之間（見(jiàn)圖2），能有效地保護(hù)電機(jī)的相對(duì)地絕緣，而對(duì)相與相的過(guò)電壓保護(hù)必須經(jīng)過(guò)兩只MOA串聯(lián)才能進(jìn)行，其保護(hù)殘壓為相與地的兩倍。由于電機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性，內(nèi)部空間十分緊張，三相繞組的端部交叉重迭，相

4、間絕緣薄弱，其絕緣強(qiáng)度與相對(duì)地絕緣相等。如果相間過(guò)壓保護(hù)的殘壓水平是相對(duì)地保護(hù)的兩倍，則對(duì)相間絕緣的保護(hù)就不能滿(mǎn)足要求，以至高壓電機(jī)相間絕緣擊穿的事故時(shí)有發(fā)生，急需一種合圖1ZnO閥片的伏安特性圖圖2國(guó)標(biāo)規(guī)定電機(jī)型MOA聯(lián)接圖3注：1ZnO元件在工作中長(zhǎng)期承受的工作電壓峰值Ugm與其直流參考電壓U1mA（見(jiàn)圖1所示）之比稱(chēng)為荷電率S，S=UgmU1ma。S過(guò)大時(shí)ZnO閥片易老化。2允許持久施加在MOA端子間的工頻電壓有效值。3操作電流（

5、100A）通過(guò)MOA時(shí)其端子間的最大電壓峰值U100A（見(jiàn)圖1所示）。均與間隙并聯(lián)。間隙導(dǎo)通前可看作小電容，阻抗很大，故電網(wǎng)阻抗及負(fù)載阻抗的并聯(lián)，改變了兩個(gè)間隙的分壓比，從而也改變了總的動(dòng)作電壓值。故該產(chǎn)品不僅存在每次過(guò)電壓吸收必須經(jīng)過(guò)兩個(gè)串聯(lián)間隙而帶來(lái)的自身動(dòng)作不穩(wěn)定，而且由于出廠試驗(yàn)工況與運(yùn)行工況不同，出廠試驗(yàn)所測(cè)的動(dòng)作電壓并不能反映實(shí)際運(yùn)行時(shí)的動(dòng)作值，且該動(dòng)作值隨安裝的地點(diǎn)及負(fù)荷情況的變化而變化，這對(duì)于保護(hù)電器是很不適當(dāng)?shù)摹Ｓ捎诜?/p>

6、電電壓動(dòng)作值不穩(wěn)定，使得產(chǎn)品生產(chǎn)很難滿(mǎn)足可靠性要求。如動(dòng)作電壓升高將導(dǎo)致不動(dòng)作，失去保護(hù)作用；如動(dòng)作電壓降低則導(dǎo)致頻繁動(dòng)作，因該產(chǎn)品閥片殘壓低，承受能力也低，這樣將損壞ZnO閥片，容易發(fā)生爆炸。2.3四星形、六間隙MOA原理接線見(jiàn)圖6。相間及相與地保護(hù)均只通過(guò)一個(gè)間隙，沒(méi)有分壓比的問(wèn)題，消除了上述2.2b）的缺點(diǎn)，但2.2a）的問(wèn)題依然存在。另外6個(gè)間隙接線復(fù)雜，調(diào)整困難，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜，成本提高。2.4四星形、三間隙MOA原理接線

7、見(jiàn)圖7。它是在圖4的基礎(chǔ)上取消了接地單元的間隙，性能略有改進(jìn)，但間隙的弊病仍然存在，沒(méi)有本質(zhì)的變化。3本保護(hù)器的特點(diǎn)本保護(hù)器的特點(diǎn)針對(duì)以上問(wèn)題，本公司研制了新型保護(hù)電器—三相限壓器（SXY），其特點(diǎn)如下：3.1采用無(wú)間隙四星形結(jié)構(gòu)（SXY1型），動(dòng)作穩(wěn)定可靠原理接線見(jiàn)圖8。由于其他同類(lèi)產(chǎn)品的主要弊病在于間隙導(dǎo)致動(dòng)作電壓不穩(wěn)定，本保護(hù)器大膽地取消了全部間隙，由四只ZnO元件ZA、ZB、ZC及ZE組成。這種無(wú)間隙的四星形三相組合式金屬氧化物