TBP在抑制中压电动机操作过电压中的应用(1)
摘要:通过理论分析表明,由于操作过电压主要产生在中压电动机的相与相之间,而现行的ZnO避雷器皆为星型接线,所以,它对中压电动机腥对地的绝缘可以起到一定的保护作用,而对相对相之间的绝缘则完全不能进行保护,为此,文中阐述了TBP在抑制中压电动机操作过电压的特性和其应用。
关键词: 操作过电压 MOA TBP 保护
1.概述
冶金企业的工艺生产设备中,有着大量的中压电动机,这部分电动机的开断设备,随着我国中压开关制造技术的发展,原采用的少油开关已被真空开关所取代,真空开关在这一领域已是主导产品。采用真空开关开断高压电动机,虽然采用氧化锌避雷器(简称MOA)限制其操作过电压,但从多年的运行经验表明,高压电动机的绝缘击穿、相间导体闪络等事故仍有发生,分析其主要原因是,无论选用的是无间隙的MOA还是带串联或并联间隙的MOA,其接线方式皆为星型接线,而操作过电压主要产生在高压电动机的相与相之间,所以各种形式的MOA对相间的绝缘完全起不到保护作用。
2.应用常规MOA存在的问题
常规MOA的应用由于考虑自身的安全,其直流1mA参考电压U1mA一般选值较高从而使残压过高。这样就使得MOA过高的残压与被保护设备的绝缘水平配合不当,因此MOA保护中压电动机对地绝缘作用比较勉强,其存在的另一个问题是持续运行电压选值偏低,仅为相电压,因而在中性点非有效接地系统中MOA在单相接地时损坏较多,这样又增加了系统的事故,如果将MOA持续运行电压选为线电压,又使MOA的U1mA值及残压更高,达不到保护特性。
采用常规MOA星型接线作为电动机操作过电压保护时在开关操作过程,当开关先开断相弧隙产生重燃时,流过该弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的工频电流迅速过零而产生三相同时截流过电压。如果弧隙A相是首先开断相,在此种情况下,三相弧隙几乎同时熄弧而且B、C两相弧隙产生类似于截流现象,这一过电压仅为加在相对相之间绝缘上过电压的2/3,当第二、第三相开断时,前者仅为后者的1/2。这样对于所采用的无并联间隙的MOA的6KV高压电动机,则在其相对地之间的绝缘上加有U1mA=10.5—11.2KV时,其相对相之间的绝缘上将加有1.5 U1mA =15.8—16.8KV。这一电压值分别超过和接近6KV中压电动机的Us数值(相对地、相对相所能承受的电压)。
按文献[1],对于在运行中的高压电动机,其相对地和相对相之间的绝缘所承受的过电压Us可按下式计算:
Us=(2Ue+1)×0.75K
式中:Ue—中压电动机额定电压KV;
K—冲击系数,日本取1.25、俄罗斯取1.1—1.4;
K若取1.15则6KV中压电动机
Us=(2×6+1)×0.75×1.15=15.9KV
结合我国中压电网的中性点是不接地或经消弧线圈接地这一实况和规程中规定的当系统发生一相接地时仍允许继续运行两小时这一实况,系统中MOA所承受的工频电压最大值Ucg为:
Ucg=×1.15Ue=9.76KV
在MOA标称电压U1mA选取时,为保证MOA安全运行,其U1mA> Ucg,对于6KVMOA通常取U1mA=10.5∽11.2KV。
就我国目前MOA制造水平,当不带并联间隙时,其通过100A时的电压U100A与U1mA之比约为1.4,这样MOA中流过100A时其上的残压Uc为:
Uc =1.4(10.5∽11.2)=14.7∽16.1KV
可见UcUs所以无并联间隙的MOA保护高压电动机的相对地之间的绝缘是非常勉强的,其可靠性较差。若采用带并联间隙MOA,其U100A=13.5KV,此时Uc< Us,所以,它能较好的保护高压电动机的相对地之间的绝缘。
下面,分析ZnO避雷器保护相对相之间绝缘的情况,在开关操作过程中,当首先断开相开断时,加在相对地绝缘上的过电压仅为加在相对相之间绝缘上过电压2/3;当第二、三相开断时,前者仅为后者的1/2。这样对于星型接线方式;当采用无并联间隙的ZnO避雷器时,可以算得,对于6KV中压电动机,则在其相对地之间的绝缘上加有U1mA=10.5∽11.2KV时,其相对相之间的绝缘上也将加有1.5 U1mA=15.8—16.8KV。这些电压值超过6KV中压电动机的Us数值。如果将ZnO避雷器流过100A时的残压作为相对地之间绝缘上的电压,则此时加在相对相之间绝缘上的电压,将比Us值超过更多。由此可见,无并联间隙的ZnO避雷器对相对相之间的绝缘不起或基本上起不到保护作用。如采用带并联间隙的ZnO避雷器,则可以算出其在6KV时的1.5 U1mA=1.5×12.6=18.9KV。同样它们都超过相应高压电动机的Us数值。因此,这些ZnO避雷器对相对相之间的绝缘也起不到保护作用。