完善配电变压器的过电压保护

完善配电变压器的过电压保护开滦林西矿朱尚礼目前,在工农业生产中6~10/0k4v,南生活区业V电源由矿总变电所经距总18OkVA及以下的户外配电变压器台广泛采变电所。。李Zkm的6kV配电室通过架空线送至用国标D213柱上变压器台的安装方式,6一南生活区,变压器台及高低压线路的相对位10kV侧装设有RW型跌落式熔断器和FS型置见图2。阀型避雷器,04kV侧装置有低压熔断器,/、/,///,其结线见图1。添只W3一10一少人川}井:一l//////’/尸/{}/{//l洲//2/-~~FS一6、10一-一了~---\\响一一右、10/O一4kV图2变压器台及高低压线路相对位置1称变压器台低压架空出线(三相四线)与图1变压器接线电厂33kV架空线路交叉。2奋变压器台低压O我矿南生活区的两台6/k4V,180kvA出线与6kv线路共杆架设。变压器就是采用上述安装方式的。1983年事故经过:1983年5月12日21时50分在5月12日的一次雷电中两台变压器同时被该地区落雷,6kv线路开关及电厂33kV线击穿。路开关跳闸。6kV线路开关跳闸后,在未弄。sn,+Z垂角0‘,PK=HK二i(EE)这里不再列出sin(E:一E3)(7)在上述基础上与解出掩护梁上载PE=侧PKZ+EKZ一ZPK・EK・eos(El+E3)荷(略)。。E。=.一in〔sin(E;+E3)PK根据测线y:、y:、y的计算,可PE〕(8)得出梁宽方向的载荷分布情况。85=El+Eo对G点求矩,可得R3为四、结论R。二〔F,(oG/一S)一R:・CG,・eoss:一1用光弹贴片法观测液压支架外载是一R:・DG,・eoso:〕/EG,・eos83可行的,这种方法不用二次仪表,耗费很小。(6)求掩护梁和顶梁铰接点G的内力2由于不用电阻应变仪,从根本上消R‘。根据梁的静力平衡方程刃x=O、￡y二,0可除了井下恶劣条件对观测数据的影响。以很容易求出R4的两个分力,进而求出R‘的清跳闸原因的情况下子22时20分左右又重新合闸送电,电厂33kV线路开关趴闸后,派人至现场察看发现33kv线路一相断线,同时发现1李变压器低压侧三阳四线全部断落在她并冒火立即电话通知我矿在23时15分将6k’/\\线路开关分闸。事故后,对变压器进行了拙志检查,测试了避雷器的工频放电电压和接地电阻。发现l#变压器C相高低压线圈击穿短略,2#变压器B相高压线圈击穿,1*变压器低压熔丝夫熔断,高压熔丝断一相,1华、2希变压器的避雷器的工频放电电压测试结果符合运行中工频放电电压在15~21kV范围的要求,变压器的接地电阻见表1。表1‘一’{’‘’工J一一变)于;顽蔽电电压(kv)}…二-福一丁丁下颧一一了~毛一石一褛地…(・巍’;:…‘::…:;::…::…:…:::运行中15~21规程要求事故分析:当雷击于6kv、33kv两条线路时¹如3。3kv线路先于汰V线路断线跳闸,其断线将搭于1#变压器低压侧三相四线架空线上,将引起1#变压器低压侧三相金属性短路,低压熔断器应熔断,而犷变压器低压侧三相熔丝并未熔断。º如33cIv线路与6kV线路同时跳闸,且3k3V线路一相断线搭于犷变压器低压侧三相四线架空线上,当6kv线路再次合闸时,将引起1”变压器低压侧三相金属性短路,低压熔断器应熔断,而实际并未熔断。»由此得出在雷击线路时,‘kv线路将先于33kv线路跳闸,6女v线路跳闸后,33kv线路一相断线后跳闸,其断线的电源侧搭于低压三相四线架空线上,引起金属性电弧短路,四线同时被烧断。此时自于1#变压器6kV电源已切除,因而1#变压器低压熔丝并不熔断,与实际情况相符。这样就排除了由于3二3kv线路断线搭于1斧变压器低压线上并通过低压线圈将33kV电压反变换而造成1”变压器高低压线圈击穿短路的假定。在事故发生前,刚做完预防性试验,避雷器的工频放电测试结果(表1)表明避雷器的情况良好,在雷击高压线路时已经动作。那么究竞是什么原因使变压器击穿损坏的呢?配电变压器的高压时型避雷器是与变压器外壳的接地螺栓连接后接地的,低压侧中性点亦通过外壳接地(图3)。11下扮~一斗一一图3变压器高压侧阀型避雷器接线FS阀型避雷器的工频放电电压及skA冲击电流下的残压见表2,FS一6型避雷器在5襄2}函-一一一项目}—一-育FS一31FS6{—FS一一!0月..lsel‘一几‘sese额定sellr电压有效值(kV)Q—一一口已󰀂jn曰q󰀃J1lseaL,甘卜月O亡O只最大允许电压有效值(kV)b󰀃Q灭弧电压有效值(kV):::!2。7工频放电电压有效值(kV)不小于󰀂11Jt不大于::预放电时间为15一2。终s冲击放电电压幅值(kV)波形为1。/20件s的冲击电流下的残压幅值(kV)3kA1628峨7skA173650泄漏电流整流电压(kV)4710泄漏电流值(拜A)O~100~190~10kA冲击电流下的残压不大于30kv,其等值电阻不超过6。,配电变压器的工频接地电阻为4~109(100kvA以上的为49,100kVA及以下的为01。)。因此当雷击6kV线路时,作用于变压器6kv侧主绝缘上只是避雷电位,使变压器得到可靠的保护。器的残压。6kV线路落雷时,FS阀型避雷器动作,在接地电阻上流过雷电流产生电压降,以1#变压器为例,当skA冲击电流流过。接地电阻时,其压降为27kv,这一压降将作用于变压器低压侧中性点上,使低压侧中性点电位升高至27kV,低压侧出线相当于经导线波阻接地,因此27kv电压绝大部分都加在了低压绕组上,这个电压经电磁感应将按变比在高压侧感应出相当高的冲击电压,如6/04kV的变比为15,即在1#变压器6kV侧将感应出405kv的冲击电压,由于高压绕组出线端电位受避雷器残压固定,所以这个405kv的高电位将沿高压绕组匝间分布,因此有可能将高压绕组绝缘击穿。1#、2#变压器高压绕组层间或匝间绝缘击穿便是这样引起的。如果雷击低压线路,‘由于低压侧绝缘裕度比高压侧大,因此也可能在高压侧先引起绝缘击穿。6kV线路在雷击跳闸后又重新合闸,此时1#变压器低压侧兰相四线已全部断落在地,处于不同地点接地短路运行状态,高压绕组C相已被击穿为匝间短路,长时过热运行(达一小时之久),引起高低压绕组间绝缘热击穿。综上所述,配电变压器仅在高压侧装设避雷器并不能完全避免变压器不受到雷电的危害。为了防止由于变压器低压侧中性点电位升高而引起高压侧绝缘击穿,在变压器低压侧装置低压保护装置是完全必要的。如在变压器低压侧装设FYS型氧化锌避雷器做为过电压保护装置,其结线见图4。当低压避雷器阀片通过skA冲击电流时,其残压不大于17kv,此电压感应到高压侧仅为255kV,远小于未装设低压避雷器时的4oskV,接近于高压阀型避雷器的残压,则不致引起高压绕组绝缘击穿。由于低压侧装设保护装置,将变压器低压绕组中性点因此,户外配电变压器,特别是在多雷区,应在变压器低压侧装设保护装置,以完善变压器的过电压保护。可做为配电变压器低压过电压保护装置的有FS型低压阀型避雷器,武汉压敏电阻厂生产的MY31型压敏电阻及湖北随州避雷器厂生产的FYS型低压氧化锌避雷器。sF一6自自自ah‘一一_蓦R接地电阻图4变压器高低压侧避雷器接线MY31型压敏电阻和FYS型氧化锌避雷器均采用具有非线性电阻性能的氧化锌阀片做为过电压保护元件,是一种没有放电间隙的过电压保护装置。在线路电压正常的情况下,氧化锌阀片呈高阻状态,只有微安数量级的泄漏电流流过阀片,当线路一旦过电压时,过电压以放电电流的形式被吸收,过电压被抑制下来。浪涌电压过后,阀片中的粒界层又恢复到高阻状态,因此没有工频续流通过,残压比普通FS型避雷器低,FYS一02Vk避雷器的伏安特性见图5。尸}一广一厂一一一lew一1厂一一「一,Z一~户尸‘三}昌尸之「一1一门l1l阵一1曰l!尸门尸--厂厂一一l一下「一T二弓〔圣二〔l]弃一~一}]一一「甲一「一厂一泣二〔甲尸一吮庄二习门厂口厂「口口口口图5FYS一02kV避雷器伏安特性曲线由于氧化锌阀片无间隙,在浪涌电压袭来时,不需要先行击穿放电间隙,因此也无预放电时间,阀片对浪涌电压的响应速度达到毫微秒数量级,不会产生放电延迟现象,上升痕陡的浪涌电压也能充分吸收,因此对被保护设备具有灵敏可靠的保护效果。而有间隙的rs型避雷器,在浪涌电压袭来时,要先行击穿放电间隙,尔后雷电流才能通过阀片。这样就不可避免地有一个空气电离的预放电时间(零点几微秒到几十微秒),袭来的浪涌电压高,预放电时间短,袭来的浪涌电压低,预放电时间长,有时甚至不能击穿放电间隙,因此对被保护物保护的可靠性降低。氧化锌避雷器具有FS型避雷器无可比拟的优点:通流容量大;无间隙,响应速度快,能充分吸收任何波形的浪涌电压;非线性系数大,残压低,抑制过电压能力强、’可靠性有无续流,漏电流小休积小,价格低。犷S型册蚕器与FYS型避雷器性能见表3、4。表子’-‘J一’一广型’---一‘万一’份石瓜呀舀二石二不病万额定巾压有效值(kV)灭弧电压有效值(kV):;;::::’:;:工频放电电压有效值(kV)不小于0。6::;1。15不大于1。01。65冲击故史‘电压蝠值(kV)2n3。68波形为10/20声￡s冲击电压:功V)下的残压幅值k(v)l。32。62。5泄漏电沛整流电压(kV)0。30。6泄翻屯流洁(拜A)D~100~100~5yY13型压敏电阻可以用作避雷器保护配电变压器、配电盘、电度表等,也可以做为各私‘毛器设备、电子元件的电源回路吸收内部过电压保护,但是由于它采用环氧树脂封包,在做为户外配电变压器低压保护时,易受潮老化,使泄漏电流增大,动作频繁,有可能使电阻元件过热击穿,因此了它的使用范围。FYS型氧化锌避雷器是一种无间隙的新型避雷器,它采用瓷套式结构,适用于户外使用。在其内部还设置了熔丝,当skA以上的冲击电流击穿阀片发生工频短路时,熔丝可立即熔断,防止阀片遭受损坏,从而保证网裹4}型号FYS一FYS:一0。220。22簇食标称电压Umj人(直流)(kV)0。55士}067士0。9土10%10%10%额定工作电压有效值(kV)0。220220。33最大工作电玉有效值(kV)0。250。280。42通流容量(诗2。次)Zms方波(A)率75幸10幸1508/20拜s冲击波(kA)幸5米5米5冲击电流残压波形3/2,s3kA比卜值(kV)丰l。2十15牛2skA峰值(kV)十17牛2泄漏电流粘75直流一lUoA生压作下冲击前(夕A)牛10华10华10冲击后(拜A)华30华30华30丰120斗一交流最大工作电压作用下(“A)辛1ZG{120络的正常运行。在正常情况下,只有极小的泄漏电流通过,熔丝不会熔断。这是FYs型避雷器的一个突出优点,避免了MY31型压敏电阻做为配电变压器过电压保护使用时的缺点。fYS型避雷器的结构见图6。改进前改进后图6过电压保护近来,厂家对产品的结构又做了局部改进,如改善氧化锌阀片的散热条件,增强避雷器的整体密封性能,同时为克服镀锌铁件的锈蚀,将以铜件取代铁件。FYS型避雷器是一种值得推广使用适合配电变压器做为过电压保护的元件。文TD263。章简置、介结果分析及对井筒装备工作的建议26251。以带调车盘把斗装岩机为主的岩巷掘进机械化作业线许其高3张荣庆;《煤炭科学技术》,1987,冲l。—TD42一矿用楔形罐道木的阻力特性研究,,韶技术》1姑入俪1028煤炭科孚一肖兴明一31、夏荣海;总结这条作\线在逢春矿使用1l9个月共进尺施工经验。3346m的本文对柞木分析和理沦计算一、榆木、水曲抓松木的阻力特性进行了。TD7瑶5。25TD406-LM型防水闸门一一薛贵发;《煤炭科学技术》、,1987,矿用圆环链焊接质量分析之二崔维达等;从10,4~5《煤炭科学技术》,接头组织脆化问题一—18739,渔10,32~5本文介绍的LM型防水闸门具有强度大压高重量轻;密封产工作可靠等特点、刚性好;抗、。本文主要研究了圆环链接头组织的脆化问题分析了组织类型对接头性能的影响以及引起组织脆化的主要因素。・,TD82383应用疏干规律木》,回采水下压煤1987,沁106~1。—。赫英臣;、《煤炭科学技TD31本文详细分析了兴安煤矿利用开拓地下水和回收煤柱的作法与经验TD3532。回采工程疏干北票台吉煤矿震成因的探讨卢建康于正春,,,19吕7《》承煤炭科学技术06一8331—高探讨了台吉煤犷矿震成因认为矿震是在区域应力场的作用下由采矿活动而诱发的一种地震,。,耳楔式连接件泊10,10~11—侯朝炯:《煤炭科学技术》,1987)TD一823。97叙述用于U型钢可缩性支架接头耳楔式连接件的工作原理力学性能和在煤矿的使用清况、李文英李光西山矿区发展综采的对策)l,871。,3《煤炭科学技术l9一41冲—梁树人;。为TD727。:提出了发展综采的对策根据西班J矿区的地质特,正确划定综采盘区台理选择设备型号环节能力配、、2套,、改革盘区巷道布既326、采用倾斜长壁等。平顶山八矿采面风流热力规律研究,学技术》1087地1012一15通过对平顶山八矿实测数据的回归分析。—侯祺棕,;《煤炭科TD得出了采面,光弹法视压量液压支架外载初探,,不稳定热交换系数和采面折算氧化散热系数表达式了潜热比数TD752提出1987科学技术》地10逸2~45,本文针对井下常规观测液压支架外载存在的问题,—严肃张世凯i《煤炭探讨了用光弹法测量液压支架外载的可行性局部反风试验。冲10,16一17—伍民惠;《煤炭科学技术》。1987TD611。2完善配电变压器的过电压保护术》,介绍了几次反风试验实例TD353。1987,冲10,,搜5一45—朱尚礼;《煤炭科学技文章在对一次雷击活动中两台变压器同时被击穿的事3钢筋混凝土弧板支架的力学性能试验,,科学技术》x,57滩ro28~i,,—李效甫,《煤炭故分析的基础上提出配电变压器仅在高压侧装没避雷器并不能完全避免变压器不受雷电的危害而必须在低压侧装设低压保护装置,。介绍用试验台试验支架T。了架厚度为12omm和20mm弧板1U6公2用兆伏安法计算非对称性短路电流-Q51561劝m水煤气两段炉技术改造及煤种气化试验研究;成辉等中、24本文对沪休和工艺进行了改进和完善衡两段炉对小城镇和矿区是比较理想的制造煤气的装置《煤炭科学技术》一,。,1987,冲10,02—陆学技术》冲介绍运用兆伏安法。,198710,49一53一顾永辉。;《煤炭科,计算非对称短路电流时的各种故障电流及大型电动机起动时的电压降方法和运算步骤TD263以实例详述了计算TD2624。立井井筒装备工作状态的侧试术》,1987,沁10,25~27—吴世昌;《煤炭科学技、钻装锚机组机械化作业线施下优化分析,,介刘会文;《煤炭科学技术》1987从该作业线月进102姚—0地1玉煌,~王裕5m分析各种因素对提高进度和效介绍芦芬矿主并井筒装备工作伏态测试原理元件布率的影响。63