發(fā)布時(shí)間：2021-07-19　　　

　　目前，隨著真空斷路器的大量使用以及對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量要求的提高，過電壓保護(hù)裝置的使用越來越廣泛。在近幾年的發(fā)展過程中，出現(xiàn)了多種不同的結(jié)構(gòu)形式，總體上產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)以及參數(shù)選配逐漸趣于合理化，多種結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)具有一定的運(yùn)行業(yè)績(jī)。但總體說來其設(shè)計(jì)理念、制造工藝、針對(duì)性選型等方面的經(jīng)驗(yàn)尚顯不足，對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)選配及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏全面性考慮，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的保護(hù)性能與自身的安全性能之間良好的統(tǒng)一。更有甚者，為了追求市場(chǎng)效果，過多地強(qiáng)調(diào)某一方面的優(yōu)勢(shì)，并夸而大之，從而導(dǎo)致設(shè)計(jì)與使用單位在選用該類產(chǎn)品時(shí)無所適從，甚至造成誤區(qū)，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行埋下隱患。在此作者針對(duì)國內(nèi)常見的幾種誤區(qū)進(jìn)行分析闡述，以期能夠?qū)υ擃愒O(shè)備的設(shè)計(jì)以及使用選型起到一定的幫助作用。

　　1、 關(guān)于氧化鋅電阻殘壓選擇的誤區(qū)

   近年來，有些生產(chǎn)廠家出于商業(yè)利益的考慮，過分強(qiáng)調(diào)降低保護(hù)器的直流1mA參考電壓U1mA和保護(hù)器的操作電流殘壓U殘，推薦理由為保護(hù)器動(dòng)作值降低，可以將過電壓限制在一個(gè)更低的水平。造成“保護(hù)器殘壓越低越好”的誤區(qū)。

　　1） 從氧化鋅電阻的安全性分析：如圖一所示，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)，氧化鋅非線性電阻的安全運(yùn)行區(qū)域?yàn)椤伴L(zhǎng)期施加在電阻兩端的電壓應(yīng)小于0.75倍的直流1mA參考電壓”，氧化鋅電阻本身具有易老化的缺點(diǎn)，具有一定的使用壽命，過多地?zé)o謂動(dòng)作，只會(huì)加速氧化鋅非線性電阻的老化，最終導(dǎo)致保護(hù)器擊穿甚至爆炸，反而給電力系統(tǒng)埋下安全隱患。

　　2） 按照保護(hù)器與設(shè)備的絕緣承受能力配合分析：按照國家標(biāo)準(zhǔn)，用電設(shè)備本身具有一定的絕緣承受能力，系統(tǒng)過電壓的承受是由用電設(shè)備自身的絕緣耐受能力和過電壓保護(hù)器共同承擔(dān)的，保護(hù)器只需要在設(shè)備絕緣受到威脅時(shí)將過電壓進(jìn)行吸收泄放，所以過電壓保護(hù)器的參數(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)該與設(shè)備的絕緣承受能力相匹配，在保證設(shè)備絕緣安全的前提下，也必須盡可能地保障自身的安全。對(duì)于不會(huì)危及設(shè)備絕緣安全的過電壓，設(shè)備自身可以承受，不需要降低保護(hù)動(dòng)作值、犧牲保護(hù)器自身的安全性來實(shí)現(xiàn)，這樣做沒有必要，反而給系統(tǒng)增加新的故障隱患。

　　3） 在電壓梯度確定的前提下，保護(hù)參數(shù)的降低，必然使過電壓保護(hù)裝置單元氧化鋅電阻的數(shù)量減少，過電壓保護(hù)裝置主要成本在于氧化鋅電阻，降低成本以追求利潤(rùn)最大化是一些廠家的最終目的，同時(shí)市場(chǎng)的惡性競(jìng)爭(zhēng)也加劇這種了情況。其結(jié)果，必然導(dǎo)致過電壓保護(hù)裝置事故率大大上升。最近幾年的實(shí)際運(yùn)行效果也說明了這個(gè)問題。

　　2、 關(guān)于氧化鋅電阻串聯(lián)放電間隙的誤區(qū)

　　串聯(lián)間隙結(jié)構(gòu)是指在氧化鋅電阻與電源之間串聯(lián)一個(gè)放電間隙，如圖2所示，將氧化鋅電阻與電源隔離，從而減少氧化鋅電阻的動(dòng)作。這種結(jié)構(gòu)在某種程度上可以延緩氧化鋅電阻的衰老，但是，它具有更多的負(fù)面作用，將其夸大為“串聯(lián)間隙結(jié)構(gòu)比無間隙結(jié)構(gòu)安全可靠”是一種誤區(qū)。

　　ZnO電阻本身在一定的持續(xù)運(yùn)行電壓下可以長(zhǎng)期安全地運(yùn)行，在荷電率不高于上限值時(shí)（國內(nèi)試驗(yàn)值為0.867），保護(hù)器是安全可靠的，只是對(duì)電動(dòng)機(jī)類的弱絕緣設(shè)備保護(hù)裕度較小。

　　串聯(lián)間隙結(jié)構(gòu)是在九十年代初期，ZnO電阻制造工藝落后，0.75倍的直流1mA參考電壓下的漏電流很大，大電流沖擊耐受能力較小的情況下，為了保護(hù)ZnO電阻而借鑒的閥式碳化硅（SiC）避雷器結(jié)構(gòu)。目的是為了減少保護(hù)器的動(dòng)作幾率，延長(zhǎng)使用壽命。理論上可以降低ZnO的設(shè)計(jì)保護(hù)值，保護(hù)ZnO電阻。但是，近年來的實(shí)際運(yùn)行效果顯示，放電間隙無論對(duì)保護(hù)設(shè)備安全還是對(duì)保護(hù)器本身都沒有好處，事故率居高不下。在弧光接地情況下，無間隙氧化鋅避雷器（MOA）和串間隙保護(hù)器都有發(fā)生損壞或爆炸的事故記錄，對(duì)于這種事故，用戶、設(shè)計(jì)人員及國內(nèi)一些專家都能夠接受，也可以理解。但是串聯(lián)間隙結(jié)構(gòu)在正常工況下（無雷擊、無操作）發(fā)生爆炸十分頻繁，為此，在內(nèi)蒙呼和浩特、江蘇望亭、四川成都、河南洛陽等事故現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)多次由專業(yè)人員進(jìn)行討論分析，雖然沒有明確的定論，綜合分析，主要原因可能有以下幾點(diǎn)：

　　1） 由于間隙的隔離，ZnO設(shè)計(jì)殘壓低，同時(shí)為了降低成本，設(shè)計(jì)承受能力低。另外間隙的截?cái)啾群头稚⒍容^大，放電不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，如果動(dòng)作電壓升高，失去保護(hù)作用；動(dòng)作電壓降低，間隙頻繁動(dòng)作，容易發(fā)生爆炸。

　　2） 由于間隙的隔離，使整個(gè)保護(hù)動(dòng)作過程分為兩部進(jìn)行，首先間隙放電，然后ZnO導(dǎo)通，間隙每次放電對(duì)ZnO造成沖擊。

　　3） 由于間隙的隔離，ZnO良好的非線性特性無法發(fā)揮，在間隙放電之前，ZnO非線性電阻起不到緩和過電壓波頭陡度和降低振蕩頻率的作用，當(dāng)過電壓波頭陡度大時(shí)，將會(huì)使設(shè)備的匝間絕緣擊穿

　　4） 串間隙保護(hù)器的工放試驗(yàn)值和廠家標(biāo)注值都是穩(wěn)態(tài)放電值，實(shí)際工況是在穩(wěn)態(tài)放電前有一個(gè)“放電→熄弧→又放電→又熄弧…”的脈沖放電過程。結(jié)果造成試驗(yàn)值和實(shí)際放電值不同，過高地估計(jì)了其工放值，對(duì)安全運(yùn)行十分不利。

　　所以，串聯(lián)放電間隙僅僅是在氧化鋅電阻承受能力達(dá)不到的情況下的一種權(quán)宜措施，對(duì)弱絕緣設(shè)備可以擴(kuò)大保護(hù)裕度，但是其性能的穩(wěn)定性、自身的安全性、保護(hù)的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如純物理特性的氧化鋅非線性電阻。

　　3、 關(guān)于適用范圍的誤區(qū)

　　有些制造廠家的技術(shù)人員在介紹產(chǎn)品時(shí)，多次強(qiáng)調(diào)其過電壓保護(hù)器可以對(duì)各種過電壓進(jìn)行限制，包括間歇性弧光接地過電壓，實(shí)際是一種誤導(dǎo)。過電壓產(chǎn)生的原因不同，持續(xù)時(shí)間、幅值、振蕩頻率都不相同，其能量也就不同，而過電壓保護(hù)裝置由于體積的限制，設(shè)計(jì)能量有限，它主要是針對(duì)瞬時(shí)性的過電壓進(jìn)行限制保護(hù)。將一種過電壓保護(hù)裝置強(qiáng)調(diào)為對(duì)不同原因引起的過電壓都能夠可靠保護(hù)是一種誤區(qū)。

　　過電壓保護(hù)器是針對(duì)雷電、操作等瞬時(shí)過電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)，要求保護(hù)器對(duì)長(zhǎng)時(shí)間諧振過電壓、接地過電壓進(jìn)行保護(hù)是不科學(xué)的，也是不經(jīng)濟(jì)的。國家標(biāo)委會(huì)、電科院都曾經(jīng)撰文指出：“由于諧振過電壓、接地過電壓持續(xù)時(shí)間的不確定，能量也就無法確定，不可能要求保護(hù)器對(duì)這類過電壓進(jìn)行消除，為了保障保護(hù)器不爆炸，對(duì)這類過電壓應(yīng)該采取回避?！比绻芾灼?、阻容吸收器能夠保護(hù)這種類型的過電壓，在我國沿用了幾十年的消弧線圈不就太可笑了嗎。所以任何保護(hù)器生產(chǎn)廠家宣稱其保護(hù)器、避雷器能夠保護(hù)諧振過電壓、接地過電壓都是不科學(xué)的、不必要的，也是不負(fù)責(zé)任的。

　　4、 結(jié)語

　　1） 過電壓保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該與被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐受能力相配合，既要保護(hù)用電設(shè)備的安全，也要避免自身成為安全隱患，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的全面性、可靠性與安全性的統(tǒng)一。

　　2） 串聯(lián)間隙的過電壓保護(hù)裝置僅僅是為了保護(hù)自身的ZnO電阻或制造商降低成本而采取的一種權(quán)宜措施，它使保護(hù)的可靠性與穩(wěn)定性大大下降，所以，并不是過電壓保護(hù)器的發(fā)展方向。

　　3） 過電壓產(chǎn)生的原因不同，其幅值、持續(xù)時(shí)間、能量等都不一樣，要求過電壓保護(hù)器、避雷器能夠?qū)ο到y(tǒng)所有的過電壓進(jìn)行保護(hù)是不科學(xué)的。

　　4） 問題的解決可以通過以下幾方面著手：改變ZnO電阻的配方、提高其電氣性能；保護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)與被保護(hù)設(shè)備的絕緣耐受能力配合考慮；針對(duì)同的設(shè)備、不同的線路分別采取相應(yīng)的的保護(hù)措施。

　　參考文獻(xiàn)

　　1． 李錦鵬，郭思君：3～66kV電力系統(tǒng)過電壓保護(hù)器的應(yīng)用與發(fā)展，高電壓技術(shù)，2004年第8期