TBP在抑制中压电动机操作过电压中的应用(2)
3.TBP组合式避雷器应用及特点
TBP是(带串联间隙的组合式氧化锌避雷器)有四个带放电间隙的氧化锌电阻单元构成,采用组合式结构,并以星型方式连接。由于TBP是对称结构,因此其中的任意三个端子可接A、B、C三相,另一个端子接地;如图1所示。采用这种特殊的结构和接线方式,使得相间过电压大为降低,提高了保护性能,能有效的抑制真空开关的操操作过电压。TBP充分利用了ZnO材料的良好特性,合理地选取U1mA使得间隙存在的五大缺陷得以弥补,能有效的解决了用电系统操作过电压(截波、续流、分散度、寿命和冲击系数。)问题。

3.1.TBP保护性能分析
在TBP中采用间隙,使ZnO和间隙互为保护。间隙使ZnO的荷电率为零,不存在老化问题。ZnO良好的非线性伏安特性又使间隙放电后无截波、无续流,间隙不在承担灭弧任务,提高了其寿命,使其冲击寿命可高达105以上[1]。
带串联间隙的TBP由于充分利用了ZnO阀片的优点,间隙不需灭弧,因此只需一个间隙而且结构简单,一个间隙的结构使分散度大的问题得到解决,一般因制造误差引起的分散度在10%以内。另外,单间隙使放电值不再受外壳环境因素变化的干扰,放电电压分散度在5%以内。
TBP通过改善间隙的结构以及选择间隙瓷环材料的介电系数,使得其冲击系数接近于1,也就是上升前沿为1.2μS的冲击电压放电值和上升前沿为 5ms的工频电压放电值一致。这样,在操作冲击电压波形范围内(20μS——50ms)的任意波形电压,放电电压值均相等。
TBP采用四星型接线方式,可将相间过电压大大降低,与常规的MOA相比,相间过电压下降了60%—70%,保护的可靠性大为提高。另外,相对相、相对地保护电压值低,可将操作过电压限制在被保护设备的绝缘吧允许范围内,而且在单相接地、间隙性弧光接地和谐振过电压下长期安全运行。而无间隙的MOA难以解决既对被保护设备起到有效的保护作用,自身又能安全、长期运行的问题。如6KV不接地系统的最高持续运行电压为:
Ug=×8=11.32KV,如果避雷器的荷电率K2=0.5,则:
U1mA =×8/0.5=22.64KV
MOA的操作冲击放电残压与其U1mA之比称为残压比(K1),取K1=1.4,则:
UC=1.4×U1mA =31.7KV
由于UC值已超过被保护设备的绝缘水平,故对设备起不到有效的保护作用。反之,当UC定在15KV以下时,U1mA = UC/1.4=10.71KV,则K2=×8/10.71=1.06>0.75。此时避雷器将不能长期安全稳定运行。
3.2.TBP的应用
TBP应用在6KV电动机操作过电压保护;MOA的性能参数如下:
持续运行电压Ue/ kv————8;
标称电压U1mA/KV————≥11.2;
工频放电电压Uf/KV————≥11;
5KA雷电冲击电流残压Uc—>18.7;
被保护设备相间及对地绝缘,其峰值耐压水平为:Ue=15.4KV
保护设备的残压取值为:
Uc=15.00KV
由于Uc<Ue,故被保护设备得到有效的保护。
因6KV系统一般为中性点不接地系统,要求系统在发生单相短路故障的情况下,仍能持续运行2小时,在此工况下,MOA的流通容量是否够用?当选用2ms方波通流量400A的MOA,其吸收的能量为12kj[2],当系统发生单相接地故障时,首先产生间歇性电弧接地过电压,当形成金属接地后,健全的相电压将升为系统线电压。据有关文献[3]的介绍,间歇性电弧接地过电压能量可按5kj计算;两健全相的对地电压为系统线电压,即:
Ug=×6.9=9.76KV
避雷器的标称电压:
U1mA=11.2KV
因Ug< U1mA,故MOA上无电流流过。在此工作条件下,如保护设备通流容量能满足要求,就有较长的运行寿命。
3.3.TBP的特点
3.3.1.TBP采用了间隙和ZnO阀片使其无续流,两种元件发挥各自的优点,弥补了各自的缺点。
3.3.2.TBP采用了四星型接线,可将相间过电压大大降低,与常规避雷器相比,相间过电压下降60—70%,可靠地保护了被保护的设备。
3.3.3.由于ZnO有良好的性能,间隙动作后立即熄弧,无续流、无截流,间隙不在承担灭弧任务,通流量减少,其冲击寿命高达105以上[1],且间隙结构简单、数量最少,其冲击系数为1,放电电压值不随放电波形的变化而变化,保护性能优良。
3.3.4.TBP相对地、相对相保护电压值低,将操作过电压可靠地限制在被保护设备的绝缘允许范围内,同时在系统单相接地时,间歇性弧光接地和谐振过电压下可长期安全运行。
3.3.5.TBP采用了三相组合式制造工艺,使外型尺寸为一般MOA的一半以下,并由于组合成一体无需安装夹具,可方便地置于手车型开关柜中。
