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变电站的瞬态地电位升高及防护

发表日期:2014-04-28 07:52:44   所属分类:电阻柜技术百科   浏览 1668 次

公用变电站无论室内或室外,高压避雷器是保护主变压器及 母线设备的主要防雷设施之一,高压避雷器的下接线柱通过窗电计数器与变电站的接地网相连,母线的电压互感器的二次侧的中 性点也与变电站的接地网相连,一般电压互感器的二次侧的电压 为100V,它作为计量和保护之用,电压互感器的二次侧是不加装避雷器的,当变电站高压侧进雷时,首先通过高压避雷器导通,雷电流导入变电站的接地网,一般避雷器可通过几千安雷电流,而变电站的接地网接地电阻为4~0.5Ω(R2000/Ig,R为接地网接地电阻;Ig为单相接地电流),电压等级越高接地电阻就越小。瞬态的脉冲电流人地后,大地的电位可达几千伏,接地网的地位也即时升髙,这一电位通过电压互感器的二次侧的中性线传导至控制室的计量和保护装置,现今的变电站的计量和保护设备大部分 是电子式元器件组成,它经受不了高电压的冲击,若经常发生雷击时,会击坏计暈和保护装置,给运行带来危害。

笔者所在地区某企业为一110/6kV室内变电站,曾多次发生雷雨期间控制室内电子式电度表被击坏。 一次雷雨时,用户反映电子式电度表又被击坏,笔者即赶赴现场。据值班人员介绍, 打雷同时,只听到表计盘内“叭”的一声,电度表就失去显示。现场环境不存在电磁感应的问题,笔者要求查找11OkV进线避雷器动作计数器次数,值班人员汇报11OkV相避雷器动作计数器动作一次。这说明110kv进线避雷器通过雷电流后,在其接地网上产生一高电位,这一髙电位通过接于同一接地网上的llOkV电压互感器二次接地零线传导至不在同一接地网上的电度表内,引发电子式电度表绝缘击穿。

根据电度表制造单位反映,电度表在公用变电站因地电位升髙造成表内元器件击坏、防雷的压敏电阻击穿、接线端子烧焦为数不少,即便是机械式电度表也难以幸免,说明其泄放的能量和过电压幅值、波形陡度都较大。

这一现象不会出现在控制和保护盘的接地与避雷器的接地在同一接地网中。

高压电压互感器的一、二次侧的中性点是接地的,当电网的 地电位升高后,一、二次侧绕组电位同时升高。因此,其髙低压间无电位变化,所以,电压互感器的二次侧可不安装避雷器。它不同于配电变压器,配电变压器高压绕组是中性点绝缘的,如果其二次侧不安装避雷器,当高压避雷器进人雷电流时,低压中性点上生成的高电位会向高压绕组进行逆变换。逆变换的电压相当于升髙的地电位与变压器的变比之积,这一电乐使高压绕组承受不了这一冲击电压,而破坏其绝缘,这就是配电变压器为什么高低压都必须装避雷器的原因。

为了防止地电位升高危及二次设备安全运行,可采取如下措施:

(1)对笏引人高电位的卨压电压互感器的二次侧加装额定电压100V的氧化锌避雷器,对于现行电度表更换容量较大的压敏电阻。

(2)变电站的接地网与控制室的接地网相连,使电压互感器的二次侧的高电位与控制、保护屏等电位。

(3)电压互感器二次绕组中性点经过电压保护器接地。

目前许多公用变电站的保护柜、计量柜一般都布置在控制室或继电器室,距离电压互感器端子箱较远。当避雷器雷击导通或 高压母线发生单相接地故障时(指大电流接地系统),大电流经 接地点流人电网,使接地点和整个接地网的电位升高,电压端子箱处的电位与计量、保护柜之间的地电位可达数千伏,这已是不争的事实。为此,可采取在电压互感器端子箱将二次绕组经过电 压保护器(氧化锌避雷器)接地,电压互感器二次绕组的中性点应在保护和计量柜实现一点接地,当接地网地电位升高时,电压互感器二次绕组的中性点的高电位被过电压保护器所隔离,而保护和计量柜内的电压互感器二次绕组的中性点地电位较低,足以保护二次设备的安全可靠运行。

长期以来,电压互感器二次绕组的中性点过电压保护器采用JBO系列击穿保险器。但击穿熔断器在使用中性能不稳定。而氧化锌避雷器具有优异的非线性伏安特性,残压随冲击电流波头时间的变化特性平稳,陡波晌应特性好。


图1-6为绕组的中性点过电压保护器采用MOA的接线图。该 MOA在电压互感器高压侧的雷电波侵人后,通过电容耦合到二次绕组时可靠动作,并呈现低电阻值 (标称电流下小于1.6A),接近直接接地,从而降低静电耦合过电压幅值,保护了二次回路。在接地网电位升高后,在a、b亮点间电位差作用下MOA不动作,高电位导不到已接地的保护和计量柜。

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