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过电压保护器的选购

第一部分  过电压保护器的选购

雷火电竞过电压保护器的简明选型

第一步、确定电压等级。
雷火电竞 最好依据系统标称电压(即通常说的母线电压)来选择。常见系统标称电压就三种,6kV、10kV、35kV。其它电压等级仅偶尔会出现。

第二步、确定结构特征。
有间隙优于无间隙,但高原用(海拔2000m以上)除外。
雷火电竞 阻容结构优于氧化锌结构,但电容保护用除外。

第三步、确定保护对象。
A型为弱绝缘类保护(如保护电动机,有的厂家称D型)
B型为常规电器类保护(如保护变压器,有的厂家称S型、Z型或P型)
C型为大能量冲击类保护(如保护电容器,有的厂家称R型)

第四步、确定使用场所。
户内型:用于开关柜内,要求尺寸小、中性点绝缘好。
户外型:用于站内露天,要求尺寸大、防污闪能力高。

其它注意事项。
名称上:也有的厂家称过电压吸收器、组合式避雷器等。
雷火电竞 型号上:无统一国标,能否通用主要看产品结构特征是否相同。

过电压保护器的结构特征、代表型号和代表企业

雷火电竞过电压保护器是上世纪80年代末,为适应国内中压不直接接地电力系统,克服传统避雷器配套真空开关的缺陷,而开始推广的一种新型操作过电压保护装置。由于功能独特,针对性强,进入2000年以后得到了更加快速的发展。至今所出现过的产品,按保护性能和结构特征可以分成5代。

第1代:组合式碳化硅型
这一代产品已经淘汰,目前没有主流型号。
这一代产品首次采用了三相组合式结构(也就是通常说的四星型结构、三叉戟结构),有效降低了相间过电压。但是不能克服碳化硅材料固有的缺陷,保护性能和自身安全性均不理想。

第2代:组合式无间隙氧化锌型
主流型号:YH5W-□×□,SBB,简化TBP,简化HPB等
代表企业:西安神电,上海松邦,西安电瓷所等
这一代产品首次采用了氧化锌电阻片作为基本保护单元,大大提高了工作性能。但相极荷电率偏高问题依然没有解决,使用寿命无保证。

第3代:组合式有间隙氧化锌型
主流型号:正规TBP,正规SBB,HPB,JPB,YH5C-□×□等
代表企业:合肥凯立,上海松邦,西安神电,合肥巨森等
这一代产品继承了第2代产品的优点,同时由于引入串联间隙,进一步降低了保护残压,提高了工作性能,并解决了相极荷电率偏高问题。安全水平和保护性能均比较理想,是目前设计院所主力推广的一代。

第4代:阻容吸收保护型
主流型号:ZRY系列,LG系列
代表企业:西安浐河,上海松邦,西安明创,锦州电容等
这一代产品以自带电容器工作为主,电阻部分仅作为阻尼元件(即:以阻容吸收为主),进一步改善了保护器的小电流响应能力,对操作过电压的防护效果更加理想。但大电流响应不如2、3代产品,不能兼做防雷用,一般需要并联避雷器以防止使用不当。

第5代:复合式阻容避雷器型
主流型号:SDB系列,FGB,FGBZ(S)系列
代表企业:西安神电,上海松邦,西安明创,天水213厂等
雷火电竞 这是目前最新型的产品,氧化锌和电容器各自发挥作用,大电流响应和小电流响应均好。唯一缺点是尺寸偏大,在有些型号的开关柜中安装比较困难。

从技术力量上讲,西安神电最强,几乎每一代产品都有神电的代表型号,行业标准也几乎都是由神电发起或参与起草的。从市场占有率讲,合肥凯立最高,其良好的设计院运作模式确保了到处都是凯立的图纸和产品。

上述的产品中,同一代产品间可以进行替换,一般不会影响整体电气设计(当然前提是替代产品参数和工艺符合行业相关规范,并需考虑产品外型和安装尺寸的变化是否适应安装)。不同代产品间替换应进行充分计算论证,否则有可能破坏原有的整体电气设计,导致不该出现的事故发生。

过电压保护器的防伪

除了冒牌、不做测试、工艺差以外,水货还常采用一些造假手法

一、采用劣质避雷器单元。
手法:多种手法,具体可参看后面氧化锌避雷器的防伪。
危害:避雷器单元性能不可靠。
雷火电竞 鉴别:肉眼基本不能识别,需要借助专业仪器或拆开看。

二、户内型底座不封灌。
手法:底座不封灌,封灌树脂改水泥,甚至底座有金属盖直接外露。
危害:中性点绝缘差,过电压出现时易导致开关柜短路事故。此事故是过电压保护器四大事故之首,十年前在凯立等企业时有发生,后来痛定思痛,进行了彻底的改进。不过现在乐清的很多企业为了省些环氧树脂钱却又在重导覆辙。
鉴别:肉眼观察底座密封方式和材料;敲击底座看是否是实心;借助试验变压器测试中性点绝缘是否达到国标GB311.1的最低要求。

三、用普通避雷器直接冒充。
手法:用三只避雷器加个铁板,就叫“组合式”产品了。
危害:根本不是四星型接法,就是避雷器冒充组合式产品卖。
鉴别:底座只有块金属板子的一眼就能看出。如果底座封住了看不出,可以测试相间参数,比对地参数高一倍的就是冒充货。

四、混乱产品结构特征。
手法:用自产产品直接书写上图厂家产品型号,不管结构特征是否一致。
危害:过电压保护器由于存在阻容型、有间隙型、无间隙型、复合型等数个明显不同的大类,替代产品若与原设计结构不符(主要是无间隙冒充有间隙、有持续电流阻容冒充无持续电流阻容),容易导致整个系统设计上出现失误,造成系统存在事故隐患。此事故是过电压保护器四大事故之一,2001年以来在多家电力公司发生过,甚至导致有些省级电力公司明文规定不准使用定义混乱的过电压保护器类产品。
雷火电竞 鉴别:按上图厂家产品的测试方法进行试验,满足即可。或干脆要求替换厂家提出替换的理论依据和计算书,事先与设计方做好充分的沟通工作。

五、混乱产品柱式结构。
手法:用85、200型四柱产品冒充131、310型三柱产品,以降低工艺控制难度。
危害:131、310等三柱式产品,是为了配合新型小体积开关柜而专门设计的过电压保护器,工艺独特,具有对正柜体母排,降低绝缘空间的特殊作用。如果用老式四柱型过电压保护器替代,很容易导致相间短路(特别是B、C相),批量引发烧柜子事故。此事故是过电压保护器四大事故之一,也是老式150型产品被最终淘汰的主要原因,目前凯立、巨森等企业均推荐用户为他们的新型开关柜配套三柱式过电压保护器。
雷火电竞 鉴别:这个最简单。85、200型产品是四柱式的,有四个避雷器柱。131、310型产品是三柱式的,只有三个避雷器柱,接地极在底座中,底座尺寸会比较大一些。

过电压保护器使用中的常见问题

过电压保护器使用的常见问题,可分成两大类。一类是常见事故;另一类是验收测试中的常见疑问。

雷火电竞一、过电压保护器制造安装失误导致的四大事故及其解决方法。

过电压保护器使用中,常见的因制造安装失误造成的事故有以下四大类。

1、中性点击穿。
中性点击穿事故,是指过电压保护器的中性点直接对地放电,导致开关柜短路,并引发系统连锁事故。
这种事故的起因,是因为过电压保护器底座的密封不好(有些企业的产品甚至底座根本不封灌,或者直接外露金属盖)。我们知道,过电压保护器底座是直接固定在开关柜的铜排或铁排上的,保护器中性点距离地电位点非常近(仅数毫米)。底座如果绝缘差,当中性点电位升高时,很容易出现放电,导致系统短路,拉弧烧毁柜内元件。
解决方法:中性点采用树脂密封,使中性点绝缘水平达到相对地绝缘水平,可以杜绝此类事故隐患。
验收方法:采用试验变压器考核过电压保护器中性点绝缘耐受能力。必须达到GB311.1规定的最低要求。

2、相间短路。
相间短路事故,是指过电压保护器的两相出现短路,导致开关柜短路,并引发系统连锁事故。
这种事故的起因,多是两类情况。一类是在柜内安装空间狭小情况下,成套厂安装人员强行安装体积比较大的过电压保护器,导致绝缘距离太小。另一类是由于过电压保护器电缆引出点密封不成功(多出现在套装产品中),硅橡胶材料没有起到加强绝缘的作用,而安装人员却依然按照硅橡胶有一定的加强绝缘作用来考虑安装位置,导致事故隐患。
解决方法:若是由于空间太小,可以在这类柜子中,安装131型或310型三柱式过电压保护器。若是由于电缆出头密封失败,则应在安装时小心搬运,不得提拉高压电缆导致绝缘损伤。或者直接采用整体硫化成型的过电压保护器,这种产品绝缘损伤的可能性小很多。
验收方法:检验电缆出头是否密封成功,可以利用试验变压器测试电缆引出点的电晕放电距离,并与裸露电极间的电晕放电距离进行对比。

3、电缆绝缘失效。
电缆绝缘失效事故,是指过电压保护器高压电缆绝缘出现问题,导致由电缆引发的短路和拉弧烧毁设备的事故。
这种事故的起因,多是将不同相电缆直接捆扎在一起,长期电晕导致电缆的绝缘层加速老化;或者两相母排间,通过过电压保护器的电缆通道直接表面闪络。当然,也不排除有些制造厂家的电缆本身存在问题。
解决方法:不得将不同相绝缘电缆进行捆扎,而必须保持一定的距离。若电缆过长可考虑裁减部分,或者绑在该相母排上。具体还可以参考各个过电压保护器厂自产的消弧柜中过电压保护器电缆的绑扎方式。
雷火电竞 验收方法:若确实是电缆本身有问题,可以依据GB311.1,利用试验变压器来测试电缆的绝缘耐受能力。不过此类事故大多数时候并非是原材料的问题。

4、替代产品性能与原设计不符合。
替代产品性能与原设计不符合事故,是指设计院设计的产品,与用户最终使用的产品性能不同,导致系统出现设计上本不该出现的配合失误,引发系统频发奇怪故障。
这类事故会出现各种各样奇怪表现,无法全部概括总结,最常见的有以下两种。一种是采用高残压的无间隙过电压保护器,顶替了原设计的低残压有间隙过电压保护器,导致整个系统的绝缘配合裕度下降,引发系统中所有高压电器的使用寿命均无端下降,故障率上升。另一种是采用有接地电流的普通阻容吸收器,顶替了原设计的自控式阻容吸收器,导致系统整体的接地电容电流无端增加数安培,引发系统频繁误跳闸。
解决方法:最好不要更改设计院设计的型号和厂家。若实在需要更改,也应该选择与原设计产品结构特征相同的产品。
雷火电竞 验收方法:采用原设计产品的测试方法进行测试,可以通过的产品才可以替换使用。或听取无利益关联的第三方专家意见,判断是否替换合理。

二、其它事故原因概述。

除了上述四大事故,其它事故多是所有高压电器的普遍问题。比如:
1、使用说明书与产品不符导致使用错误。这是水货产品的普遍问题。
2、原材料作假或以旧翻新导致的事故。同样是水货产品的普遍问题。
3、采购时对温度或海拔超标没有留意。这是高压经销商常犯的错误。
4、密封、紧固、防锈等做得不好。这是设备缺乏的小厂的普遍问题。
5、用户安装使用失误。这种情况需要厂家能和用户保持良好的互动。
雷火电竞 6、工作环境恶劣(如操作频繁)或原理上的固有缺陷导致的事故。这种事故只能通过采用更先进的产品或添加其它辅助保护设备来解决。

三、过电压保护器验收试验中的常见疑问。

有经验的经销商,通过阅读生产企业的产品使用说明书,看推荐的验收测试方案,就可以判断该产品是属于哪一代的产品,应该是一个什么样的价位(造假企业的说明书不在此列,因为与实际产品严重不符,甚至都无法按说明书做测试)。
雷火电竞 几代过电压保护器的最重要验收试验项目归纳如下表:

特征描述
典型验收试验项目
第二代
无间隙氧化锌
直流1mA电压、0.75泄漏电流
第三代
有间隙氧化锌
工频放电电压、直流电导电流
第四代
阻容吸收
工频接入电压、电容耐受电压
第五代
复合式阻容避雷器
2 4代或3 4代的试验方法
对于第二代产品,因为可以参考普通避雷器的测试规范,一般各个生产厂家推荐的验收方案是一致的:均为直流1mA参考电压测试,以及0.75直流参考电压下泄漏电流测试。
对于第三代产品,工频放电电压测试是必须进行的试验。至于电流的考察,采用高性能间隙的,通常推荐测试电导电流;采用低性能间隙的,通常推荐测试泄漏电流。
对于第四代产品,电容耐压测试是必须进行的试验。对于自控式产品,还须测试工频接入电压;对于非自控式产品,还须测试电阻器功率。
对于第五代产品,由于其实际上是两代产品的复合使用,所以理论上讲,应分别进行四种试验,试验程序会比较麻烦。一般厂家会依据自己产品的特点重点推荐某两个上述试验来降低用户的试验难度。
下面对工频放电电压试验的一些常见问题做一点说明,因为这个试验是当前主力的第三代过电压保护器核心验收试验,而相关标准对其测试方法的说明过于简单。
试验方法及步骤可参看部标JB/T 9672-2005,或正规生产厂家的产品使用说明书。测试中最容易出现的错误归纳如下:
第一、本试验是单相试验,不得采用三相变压器同时对三相升压,也没有任何标准允许进行三相同时升压试验,用户绝对不能为了简化测试程序违规操作。
第二、本试验得到的结果,必须是试验回路中所有间隙全部放电时的电压,而不是仅某一个间隙放电或仅间隙的均压电阻开始工作。所以必须确保试验变压器容量足够,而且过流继电器不能设置过小(一般可设置高压侧20mA左右继电器动作。电压等级高时,需要设置的电流略大)。
第三、本试验过程中,会导致保护器中性点电位显著上升,必须确保中性点绝缘好。若中性点绝缘不好的产品(如户外型),必须确保中性点与周围的空气绝缘距离足够(具体可参见部标DL/T 620),否则容易导致中性点放电事故。
第四、本试验过程中,当电压已经超过保护器额定电压以后,不得在超高压区间停留过长时间(一般不超过5s),间隙放电发生后,必须立刻切断电源(一般不超过0.2s),否则容易导致保护器损坏。同理不得将安装有保护器的开关柜做绝缘耐受试验,否则也会导致保护器损坏。
第五、本试验过程中,间隙放电发生后,电流突变但电压不会有很明显的回落,这是氧化锌和碳化硅产品的材料性能不同所至,是一种有益的现象。某些电力公司依据老式碳化硅产品电压会明显回落,来套做测试氧化锌保护器的合格判据,是不了解材料原理造成的误解。
雷火电竞 第六、不得对有间隙产品进行直流1mA参考电压试验。因为间隙放电电流远高于1mA,测试此参数毫无意义。相反,对有间隙产品测试1mA值,很可能升压高到保护器绝缘损坏,都不足1mA,平白把一个完好的产品测试坏了。

宜昌恒源科技有限公司过电压保护器值得信赖

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