新型保護電器—三相限壓器

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

2、組上并聯(lián)阻容吸收器，但一來高壓電容器體積大、價格高，二來阻容僅能減緩過電壓的脈沖陡度，不能限制過電壓的幅值，仍不能有效地保證電機絕緣的安全。于是人們采用無間隙氧化鋅避雷器（MOA），用以限制過電壓的幅值。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（見圖1），其限壓性能好，動作時間短（?50ns），通流吸能容量大（?300Jcm3），壽命長，體積小，維護簡便，性能穩(wěn)定，是目前國際公認(rèn)的最先進的過電壓保護元件。我國國標(biāo)

3、GB110322000（等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC600994：1991）《交流無間隙金屬氧化物避雷器》中表9規(guī)定了典型的保護電機用MOA的參數(shù)[1]。按此標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)各MOA生產(chǎn)廠已有眾多的電機MOA產(chǎn)品。但是GB11032規(guī)定的MOA均是聯(lián)接在線路與地之間（見圖2），能有效地保護電機的相對地絕緣，而對相與相的過電壓保護必須經(jīng)過兩只MOA串聯(lián)才能進行，其保護殘壓為相與地的兩倍。由于電機結(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，其絕緣強度與相對地絕緣相等。如果相間過壓保護的殘壓水平是相對地保護的兩倍，則對相間絕緣的保護就不能滿足要求，以至高壓電機相間絕緣擊穿的事故時有發(fā)生，急需一種合圖1ZnO閥片的伏安特性圖圖2國標(biāo)規(guī)定電機型MOA聯(lián)接圖3注：1ZnO元件在工作中長期承受的工作電壓峰值Ugm與其直流參考電壓U1mA（見圖1所示）之比稱為荷電率S，S=UgmU1ma。S過大時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MOA時其端子間的最大電壓峰值U100A（見圖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)阻抗及負載阻抗的并聯(lián)，改變了兩個間隙的分壓比，從而也改變了總的動作電壓值。故該產(chǎn)品不僅存在每次過電壓吸收必須經(jīng)過兩個串聯(lián)間隙而帶來的自身動作不穩(wěn)定，而且由于出廠試驗工況與運行工況不同，出廠試驗所測的動作電壓并不能反映實際運行時的動作值，且該動作值隨安裝的地點及負荷情況的變化而變化，這對于保護電器是很不適當(dāng)?shù)?。由于?/p>

6、電電壓動作值不穩(wěn)定，使得產(chǎn)品生產(chǎn)很難滿足可靠性要求。如動作電壓升高將導(dǎo)致不動作，失去保護作用；如動作電壓降低則導(dǎo)致頻繁動作，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原理接線見圖6。相間及相與地保護均只通過一個間隙，沒有分壓比的問題，消除了上述2.2b）的缺點，但2.2a）的問題依然存在。另外6個間隙接線復(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，但間隙的弊病仍然存在，沒有本質(zhì)的變化。3本保護器的特點本保護器的特點針對以上問題，本公司研制了新型保護電器—三相限壓器（SXY），其特點如下：3.1采用無間隙四星形結(jié)構(gòu)（SXY1型），動作穩(wěn)定可靠原理接線見圖8。由于其他同類產(chǎn)品的主要弊病在于間隙導(dǎo)致動作電壓不穩(wěn)定，本保護器大膽地取消了全部間隙，由四只ZnO元件ZA、ZB、ZC及ZE組成。這種無間隙的四星形三相組合式金屬氧化物