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通过以上对4种常见的典型操作过电压及其保护措施的分析与介绍,我们大家可以得到一些有关操作过电压的总的概念与结论:
(1)电力系统中各种操作过电压的产生原因和发展过程各异、影响因素很多,但其根源均为电力系统内部储存的电磁能量发生交换和振荡。其幅值和波形与电网结构及参数、中性点接地方式、断路器性能、运行接线及操作方式、限压保护设施的性能等多种因素有关。
(2)操作过电压具有多种多样的波形和维持的时间(从数百微秒到工频的若干周波),较长的维持的时间对应于线路较长的情况。经过适当筛选、简化和处理,可将它归纳成两种典型的波形:①在工频电压分量上叠加一高频(数百到数千赫兹)衰减性振荡波,如图9-14(a)所示;②在工频电压分量上叠加一非周期性冲击波,后者的波前时间为0.1~0.5ms,半峰值时间约3~4ms,如图9-14(b)所示。在此基础上,国际电工委员会(IEC)和我国国家标准推荐图1-18 (a)的250/2500μs冲击长波和图1-18(b)的衰减振荡波作为试验用的标准操作冲击电压波形,应该说是合适的。
(3)在断路器内安装并联电阻是降低多种操作过电压的有效措施,但这些操作过电压对并联电阻的阻值提出了不同的要求。显然,我们不可能在断路器内为每种过电压单独安装一组并联电阻,而只能合用一组,那么它的阻值究竟应如何抉择呢?首先,切空变过电压要求采用高值并联电阻,这与切、合空线过电压所要求的大不相同,好在切空变过电压维持的时间短、能量小,可以用任何一种避雷器加以限制和保护,因而在选择并联电阻的阻值时,可不予考虑。但切、合空线过电压所要求的阻值也不相同,因而只能采取折中的方案:在220kV及以上电力系统中,通常更多地倾向于采用以限制切空线过电压为主的中值电阻;而在500kV及以上电力系统中,倾向于以限制合空线过电压为主的低值电阻。在采用现代ZnO避雷器的情况下,是否尚需装用并联合闸电阻,可通过验算决定。
(4)操作过电压的幅值受到许多因素的影响,因而具有非常明显的统计性质。根据国内外大量实测资料,考虑各种操作过电压的幅值及出现概率,我国标准规定了在未采用避雷器对操作过电压幅值进行限制的情况下按操作过电压作绝缘配合时,可采用表9-3给出的计算倍数。
又3~220kV电力系统的相间操作过电压可取相对地过电压的1.3~1.4倍。
(5)能同时保护操作过电压和雷电过电压的磁吹避雷器,特别是现代金属氧化物避雷器的问世,为操作过电压的限制与防护提供了新的可能性。普通阀式避雷器是不能用来保护操作过电压的,因为它的通流能力和热容量有限,如在操作过电压下动作,往往发生爆炸或损坏。对于保护操作过电压用的避雷器有以下一些特殊的要求:
1)有间隙避雷器的火花间隙在操作过电压下的放电电压可与工频放电电压不同,而且分散性较大;
2)操作过电压下流过避雷器的电流虽然一般均小于雷电流,但维持的时间长,因而对阀片最大可承受能量的要求较高;
(3)在操作过电压的作用下,避雷器可能多次动作,因而对阀片和火花间隙的要求都比较苛刻。
磁吹避雷器虽可用来限制操作过电压,但由于所采用的高温阀片的非线性指数较大,当避雷器在雷电过电压下动作时,流过的冲击电流所造成的残压可能偏高。为了协调限制雷电过电压和操作过电压的不一样的要求,研制了复合式磁吹避雷器。现代ZnO避雷器由于具有无间隙、动作电压低、非线性指数较小、残压低、最大可承受能量大、保护距离长等一系列优点,所以可同时满足限制雷电过电压和操作过电压的要求,是目前最理想的保护装置。
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