一种新型氧化锌避雷器劣化保护装置的设计.doc

一种新型氧化锌避雷器劣化保护装置的设计 陈文涛，公多虎，徐路强，刘勇，侯志远，张峻峰 国网新疆电力公司电力科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830011； 安徽正广电电力技术有限公司，安徽 合肥 230088 ） 摘要：针对现如今交流无间隙氧化锌避雷器劣化问题，分析了国内外的研究成果和解决手段以及各自的成效。本文着重介绍了一种新型在线保护避雷器的手段，大大提高了电站的安全运行，保证了生产的连续性，可推广使用。 关键词：氧化锌避雷器；劣化；在线；保护； Abstract：According to the degradation of alterlating current non-clearane zinc oxide lightning arrester, this paper analyzed the domestic and foreign research results and solutions. It introduced a new type of online protection lightning arrester, which greatly improved the safe operation of the power station, ensured the continuity of production, and can be promoted. Keywords：zinc oxide arrester；degradation; online; protection ; 1 引言 避雷器是电网运行中应用普遍的系统过电压保护装置，它承担着限制系统内因遭受雷击、谐波和操作等等所产生的各种过电压，起着至关重要的作用。然而氧化锌避雷器自身的运行安全往往被忽略，随着承受过电压冲击的累积，其性能也将逐渐劣化，主要表现为泄漏电流增大，其过程相对比较缓慢，具有一定的隐蔽性，若不及时发现，极有可能发生击穿故障。避雷器本体虽然价值不高，一旦发生了爆炸事故，一般都造成系统停电，生产被迫中断，造成的间接损失往往不可估量。 因此，研究一项有效的、可实施的在线识别兼顾及时保护作用的避雷器劣化保护产品则显得尤为迫切与实际。 2 国内外同类研究的技术比较 随着电力系统的飞速发展，避雷器劣化问题越来越突出。目前解决避雷器劣化和爆炸问题的方法，利用避雷器在线监测装置监测避雷器的劣化情况，若超标时发出报警提醒维护人员更换，另外，利用热熔式或热爆式脱扣器在避雷器劣化时自动脱离或爆炸使得劣化的避雷器能够退出系统。 2.1脱扣器 脱器作为与避雷器串联使用，当避雷器故障损坏时能动作脱离，将故障损坏的避雷器及时与系统隔离并给出清晰标示，从而确保系统的正常运行，并方便故障点的查找及避雷器的检修更换。结构原理是：放电间隙上并联一个电容器，热爆管被放置在放电间隙的下电极内。当避雷器正常工作时，雷电及操作冲击电流在电容器上的压降尚不足以使放电间隙击穿放电，脱扣器不动作；而当避雷器故障损坏时，工频故障电流在电容器上的压降则使放电间隙击穿放电且电弧持续加热热爆管，当热爆管升温至约 时脱扣器动作。与我国电网特点的适用性及与避雷器故障损坏机理的匹配性等诸多方面均存在不足和缺陷，不能满足使用的要求热熔式脱离器的结构原理是：用焊锡将动作杆焊接于金属氧化物电阻片上，并与预紧弹簧相配合组成动作机构，利用电阻片作发热源。当避雷器正常工作时，雷电及操作冲击电流尚不足以使电阻片吸收的能量熔化焊点，所以脱离器不动作；而当避雷器故障损坏时，工频故障电流持续加热电阻片，当电阻片升温至约时焊点熔化则脱离器动作。 图1 如图1所示为系统单相原理图，1为110kV避雷器，2为补偿阻抗元件，3为增阻开关，4为控制单元CPU，5为电流互感器。避雷器劣化保护装置由补偿阻抗元件，增阻开关和控制单元组成。图中虚框内为避雷器劣化保护的单相保护执行单元，控制单元电源输入为220VAC，包括单相电流、电压信号输入，增阻开关的动作信号输出以及通信接口。 2． 工作原理 避雷器劣化保护装置内部的补偿阻抗元件和增阻开关并联，与控制单元串联。补偿阻抗元件为低电压等级的避雷器，用于在避雷器劣化时抬高回路阻抗。增阻开关的作用是把补偿阻抗元件串入避雷器接地回路或是在避雷器接地回路中将补偿阻抗元件短接。控制单元负责监测避雷器泄漏电流，并控制增阻开关分合。 控制单元实时检测避雷器泄漏电流，当检测到泄漏电流值在允许范围内时，增阻开关处于初始状态即闭合位置，将与增阻开关并联的补偿阻抗元件短接，相当于避雷器接地端直接接地；当控制单元检测到避雷器泄漏电流超出设定值，发出分闸命令驱动增阻开关分断，补偿阻抗元件串入避雷器回路中。 3.3关键元件的选取 3.3.1补偿阻抗分析 补偿阻抗元件为被保护避雷器的“比例单元”，由与避雷器特性