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變壓器中性點(diǎn)過電壓一次保護(hù)與二次保護(hù)之研究

2016-03-11 11:47李偉
大科技 2016年16期
關(guān)鍵詞:續(xù)流工頻氧化鋅

李偉

(榆林電力設(shè)計院陜西 榆林 719000)

變壓器中性點(diǎn)過電壓一次保護(hù)與二次保護(hù)之研究

李偉

(榆林電力設(shè)計院陜西 榆林 719000)

隨著社會整體發(fā)展水平的不斷提升,企業(yè)與變電站蓬勃興起,積極促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)增長。然而,在企業(yè)與工廠中,因單相接地與非全相運(yùn)行,使得中性點(diǎn)出現(xiàn)異常擊穿以及短時過電壓等危險事故,阻礙了企業(yè)與工廠的前進(jìn)進(jìn)程。筆者將依據(jù)現(xiàn)有理論成果,著重研究中性點(diǎn)過電壓問題,希望可為變電器的穩(wěn)步運(yùn)行提供幫助。

變電壓;中性點(diǎn)過電壓;一次保護(hù);二次保護(hù)

電力變壓器作為發(fā)電廠的基本組成,它影響著整個電力運(yùn)行情況,不可或缺。該設(shè)備一旦出現(xiàn)故障,將會干擾整個發(fā)電廠,尤其是中性點(diǎn)過電壓,若出現(xiàn)問題,將會引發(fā)跳閘、停電后果,耽擱發(fā)電廠的正常工作。為規(guī)避上述故障的出現(xiàn),我們既要攻克中性點(diǎn)間隙突然擊穿問題,又要強(qiáng)化一次與二次保護(hù),確保變壓器穩(wěn)步運(yùn)行,降低不必要的損失。

1 變壓器中性點(diǎn)過電壓概述

過電壓形式包含雷電過電壓以及內(nèi)部過電壓。雷擊過電壓主要指代大氣過電壓,具體是雷擊經(jīng)由大氣在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生變化,經(jīng)由雷電線路改變,將其引至變電站,提升變壓器內(nèi)部的中性點(diǎn)電位,但變壓器入口位置的避雷器殘壓以及變壓器屬性影響變壓器中性點(diǎn)產(chǎn)生的最大雷擊。而內(nèi)部電壓是經(jīng)由電力系統(tǒng)的實際運(yùn)行來產(chǎn)生過電壓,在常規(guī)條件,斷路器操作與不同類型的故障會改變電力系統(tǒng)基本參數(shù),在電磁能量中出現(xiàn)轉(zhuǎn)換與傳遞,不斷提升電壓,產(chǎn)生內(nèi)部電壓。它主要包含操作過電壓與暫時過電壓,其中操作過電壓指代由操作與故障產(chǎn)生的瞬間電壓提升;暫時過電壓指代瞬間完成后產(chǎn)生的穩(wěn)定屬性電壓提升。

在中性點(diǎn)上,單相接地中性點(diǎn)過電壓以及斷路器非全相分合閘是內(nèi)部過電壓的基本表現(xiàn),當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時,將會引發(fā)三項不對稱運(yùn)行問題,使得變壓器中性點(diǎn)出現(xiàn)過電壓,當(dāng)變壓器出現(xiàn)單相接地時,其測斷器立即跳閘,進(jìn)而引發(fā)拒動問題,提升過電壓,并臨近相壓值,此運(yùn)行模式會帶來爆炸后果。而非全相分合閘則是說待系統(tǒng)一向開關(guān)處于閉合狀態(tài)時,對應(yīng)變壓器內(nèi)部的中性點(diǎn)過電壓等同于相電壓值,若是雙電源,同時電壓反相,那么中性點(diǎn)電位是兩倍相電壓。本文上述探討的問題通常不會出現(xiàn),然而也存在出現(xiàn)的可能,因此,在實際設(shè)計保護(hù)過程,我們應(yīng)認(rèn)真思考,合理防范。

2 中性點(diǎn)過電壓常用保護(hù)設(shè)備與方法

2.1 保護(hù)設(shè)備

2.1.1 保護(hù)間隙

在眾多保護(hù)設(shè)備中,保護(hù)間隙最為簡易,而棒棒間隙既能看作水平狀,還能看作垂直狀,主要包含兩個電極,且連接于被保護(hù)設(shè)備。當(dāng)保護(hù)間隙擊穿以后,產(chǎn)生工頻續(xù)流,經(jīng)由電動力以及上升氣流影響產(chǎn)生電弧,存在熄滅的可能。若電系熄弧能力低下,則無法讓工頻電流穩(wěn)定熄滅。

2.1.2 避雷器

(1)金屬氧化物式

對于金屬氧化物式,其基本材料為氧化鋅,輔以氧化錳與氧化銻等,經(jīng)由1000℃以上高溫作用,最終成形。具有下述優(yōu)點(diǎn):①結(jié)構(gòu)簡易,保護(hù)效果優(yōu)良。因氧化鋅避雷器一般不選取串聯(lián)放電間隙,進(jìn)而不存在時延,當(dāng)電壓增加時,氧化鋅閥片便立即吸取過電壓能量,以此來進(jìn)一步約束過電壓;②通流容量偏大。因氧化鋅閥片內(nèi)部殘片特性電流規(guī)范分布,且分散性小,利用閥片并聯(lián)全面增強(qiáng)避雷器的綜合通流能力;③耐重復(fù)動作性突出。氧化鋅避雷器不存在間隙,也不存在續(xù)流,當(dāng)遭遇雷擊時,對過電壓產(chǎn)生沖擊,此時,避雷器無需吸取續(xù)流能量,僅僅吸取沖擊能量,以此來降低避雷器的實際承受能力;④造價合理,經(jīng)濟(jì)、規(guī)范、合理。因此,目前,大部分電力系統(tǒng)在日常保護(hù)中均較為傾向氧化鋅避雷器。

(2)閥式

閥式避雷器包含普通與磁吹這兩種形式。閥式避雷器主要由非線性電阻以及放電間隙共同組成。為提升避雷器的保護(hù)效果,應(yīng)保證間隙不僅具有穩(wěn)定伏秒特性,而且還應(yīng)具備熄滅工頻續(xù)流性能,對應(yīng)閥片電阻為非線性,且小電阻經(jīng)由沖擊電流來展示,進(jìn)而確保壓降較低,滿足標(biāo)準(zhǔn),待沖擊電流流經(jīng)后,閥片經(jīng)由電網(wǎng)工頻電壓表現(xiàn)出大電阻,進(jìn)而約束工頻續(xù)流保護(hù)。常規(guī)閥式避雷器主要在300℃條件下,針對結(jié)合劑進(jìn)行烤制操作,最終形成,也被稱作低溫閥片,對應(yīng)放電間隙通常由若干單個間隙一起串聯(lián)形成,若續(xù)流大于80A,則電極將發(fā)熱,對應(yīng)熱慣性變大,使得熱電子發(fā)射。當(dāng)電流歸零時,對應(yīng)電弧無法輕易熄滅。

2.2 保護(hù)方法

現(xiàn)階段,對110kV、220kV變電站而言,為有效控制單相接地產(chǎn)生的短路電流,迎合零序電流自身保護(hù)整定的具體配置要求,很多變壓器均以中性點(diǎn)不接地模式來完成運(yùn)行。在此種模式中,單相接地短路問題與雷擊事故等會引發(fā)中性點(diǎn)過電壓現(xiàn)象,危及相應(yīng)絕緣形成。因此,需配置適宜的保護(hù)裝置,進(jìn)而全面防治絕緣故障。

實際上一般應(yīng)結(jié)合具體情況來著手,選擇合理的保護(hù)方式,并協(xié)調(diào)二次保護(hù)設(shè)備,實現(xiàn)相互促進(jìn)。在變電器中,常規(guī)條件下,中性點(diǎn)保護(hù)通常包含一次與二次保護(hù),其中一次保護(hù)指代間隙保護(hù)與避雷器保護(hù),也包括聯(lián)合保護(hù),二次保護(hù)具體包含過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)。當(dāng)中性點(diǎn)未真正接地與大氣過電壓時,不允許擊破避雷器動作。但在此系統(tǒng)中,因故障產(chǎn)生工頻過電壓問題時,間隙零電流保護(hù)能夠及時切除變壓器。

3 中性點(diǎn)過電壓自身繼電保護(hù)改善策略

分析我國當(dāng)下電網(wǎng)運(yùn)行情況可知,當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)接地故障時,在變壓器中,其中性點(diǎn)間隙會產(chǎn)生異常擊穿,所以,不僅要確保變壓器中性點(diǎn)自身工頻過電壓具有優(yōu)良的絕緣安全性,確保電流穩(wěn)定可靠,而且應(yīng)面向二次保護(hù)進(jìn)行提出合理措施。詳細(xì)來說,首先,當(dāng)220kV變壓器出現(xiàn)中性點(diǎn)過電壓現(xiàn)象,可啟動間隙繼電保護(hù)舉措,以此來實現(xiàn)該機(jī),提升應(yīng)用效果。具體是合理調(diào)節(jié)動作時限,適當(dāng)增加側(cè)中性點(diǎn)間隙對應(yīng)的保護(hù)時限,待該線路出現(xiàn)異常時,便會引發(fā)單相跳開問題,也會出現(xiàn)非全相運(yùn)行,進(jìn)而形成負(fù)荷性零序電流,使得中性點(diǎn)間隙被擊穿,通常將保護(hù)時限控制在0.5s左右,便可將單相重合閘的具體時間調(diào)整在設(shè)立的時限中。

對110kV變壓器而言,在其間隙繼電保護(hù)內(nèi)部的動作時限中,能夠把間隙零序電流保護(hù)實際動作時限在1.5s,對于具體動作時間能夠依據(jù)線路一級接地故障自身保護(hù)末端靈敏部位的實際動作時間,并可預(yù)留充足的寬裕度。完成設(shè)定操作后,思量時限負(fù)荷反饋成果,保證供電線路內(nèi)部保護(hù)重合閘實際時間超過改時間,一般可設(shè)定為2s。

在分級絕緣變壓器方面,其中性點(diǎn)過電壓保護(hù)應(yīng)思量變壓器故障狀態(tài)與非全相運(yùn)行條件下對應(yīng)的工頻過電壓。在上述情形中,應(yīng)可借助氧化鋅避雷器,輔以并聯(lián)水平棒間隙,進(jìn)而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語

綜合來說,我們應(yīng)認(rèn)識到變壓器的重要作用,深入探究中性點(diǎn)過電壓問題,針對其一次與二次保護(hù)的不足,結(jié)合實際情況提出有效的解決對策,完全發(fā)揮一次與二次保護(hù)的作用,進(jìn)而全面預(yù)防跳閘與停電問題,確保變電器可穩(wěn)步、高效運(yùn)行。

[1]趙孟博.變壓器中性點(diǎn)過電壓一次保護(hù)與二次保護(hù)分析[J].中國科技縱橫,2014(24):165.

[2]趙雁強(qiáng).變壓器中性點(diǎn)過電壓一次保護(hù)與二次保護(hù)研究[J].中國機(jī)械,2014(18):83.

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[4]王昌永.傳統(tǒng)村落與鄉(xiāng)愁的緩釋——關(guān)于當(dāng)前保護(hù)傳統(tǒng)村落正當(dāng)性和方法的思考[J].建設(shè)科技,2015(11):77.

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TM862

A

1004-7344(2016)16-0074-02

2016-5-18

李偉(1980-),男,工程師,本科,主要從事電力系統(tǒng)變電設(shè)計工作。

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