电压保护器（共10篇）
电压保护器 篇1
随着我国经济的发展, 现在越来越多的自动化、数字化的高档家用电器被使用, 这样对电网的供电质量也提出了要求, 因此加载过电压、欠电压保护器是使用现代家电的必然选择。现在市场上的过电压、欠电压保护器主要三种。第一类是针对单一电器的电压保护器, 选择范围小[1];第二类是小型断路器附加过电压和欠电压脱扣器, 需要人工操作;第三类是全自动电压保护器, 当电压超过负载允许的极限时, 自动断开电源, 防止用电设备损坏, 当电源电压恢复正常后, 经过设定的延时后, 自动接通电源[2]。现在国内已使用单片机器件来设计自复式过电压、欠电压保护器, 结构相对比较复杂[3,4,5]。
在此利用LM339和555集成块设计了一种自复式过电压、欠电压保护器, 具有结构简单、操作方便的特点, 并且具有电源恢复正常时能够延时供电的功能, 可以有效实现对用电器的保护。
1 自复式过欠压保护器工作原理
利用LM339和555集成块设计的自复式过欠压保护器, 电路图如图1所示。市电220V经过D1~D4和C1整流、滤波后从三端稳压管7812的输入端输入, 从输出端输出一个12 V的稳定电压。该电压通过电位器R3和R4分别在U1A的同相输入端和U2A的反相输入端输入参考电压V1和V2, 其参考电压值可以通过调节R3和R4来改变。整流和滤波后的电压通过R1和R2在U1A的反相输入端和U1B的同相输入端有共同的输入电压Vi, Vi随市电的变化而改变。当输入电压Vi在正常范围内时, 调整R3和R4满足V2<Vi<V1, 通过电压比较器U1A和U1B, 使U1A输出高电平, U1B输出高电平, 并“线与”接到555集成块2脚, 使555集成块2脚处于高电平。当接通电源以后, 555集成块3脚的初始值有高电平和低电平两种情况。
当555集成块3脚初始值为高电平时, U1C的反相输入端输入高电平, 由于U1C构成的是一个反向器, 所以U1C输出低电平, 使Q截止, D5不发光, D7发光, 继电器断开不供电。555集成块7脚截止, 开始对电容C3充电, 此时6脚电平也逐渐升高, 当6脚电平升高到2 Ec3时, 触发3脚输出低电平, 则U1C输出为高电平, 三极管Q导通, D5发光, 继电器吸合, 对用电器供电。555集成块7脚也同步导通, 电容C3放电, 使555集成块6脚的电平处于低电平, 确保555集成块3脚输出继续保持低电平。Q继续保持导通状态, D5发光, 继电器吸合, 对用电器供电。当555集成块3脚初始为低电平时, 集成块7脚也处于导通状态, 通过U1C构成的反相器使继电器吸合, Q2导通, D5点亮。当市电电压升高并超过设置的上限保护电压, Vi也随之升高, 即Vi>V1, U1A输出低电平, 555集成块2脚输入低电平, 触发555集成块3脚输出高电平, 此时二极管D7导通发光, U1C输出低电平, 三极管Q截止, D5不发光, 继电器断开, 不对用电器供电。555集成块7脚截止, 当市电恢复正常时, 即Vi<V1, U1A与U1B“线与”后输出高电平, 从三端稳压管7812输出的电流通过R6对C3充电, 在此充电过程中, 继电器断开, 不对用电器供电, 其延迟时间取决于R6、C3的时间常数大小。当6脚电平升高到2 Ec /3时, 触发3脚输出低电平, 则U1C输出为高电平, Q导通, D5发光, 继电器吸合, 对用电器供电。当市电电压降低并低于设置的下限保护电压, Vi也随之降低, 即Vi<V2, U1A与U1B“线与”后输出低电平, 触发555集成块3脚输出高电平。同理, Q截止, 继电器断开, 不对用电器供电, 当市电恢复正常后, 电路会延时一段时间, 使继电器吸合, 恢复对用电器供电。
2 自复式过欠压保护器实物和实测数据
设计的的自复式过电压、欠电压保护器实物如图2所示。
经过测试, 具体实测数据如表1所示。
对于输入电压Vi<180 V和Vi>230 V都能有效地保护, 当线路断电后瞬时来电使输入电压恢复正常范围时, 有相对的延迟保护时间, 其延时时间大小和用电器种类及功率有一定关系。
3 结语
此保护电路属于电压取样检测式保护电路, 优点在于可根据用电器的需要来设置延迟保护时间, 操作比较方便, 能够确保用电设备不因电网质量不良而损坏, 具有很好的实用性。
参考文献
[1]郑晓彤.通用型变频器的常见保护功能探讨[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版, 2010, 27 (3) :96-98.
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[3]钱金川, 朱守敏.一种过电压欠电压及延时保护电路的设计[J].电器制造, 2007 (11) :52-54.
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[5]张玉良, 姜天军.自复式过电压、欠电压保护器硬件、软件及应用[J].伊犁师范学院学报, 2006 (9) :48-51.
[6]肖远新.智能化多功能安全用电保护器的设计[J].现代电子技术, 2012, 35 (13) :180-182.
通信设备防雷及过电压保护 篇2
【摘 要】大规模集成电路在通信设备中的广泛应用，使得各种先进通信设备对过电压的要求越来越高。因此应采取必要的保护措施来避免因过电压而产生的过电流对线路、设备及人员造成的危害，使产生的危害降低到最低点。
【关键词】通信；设备；防雷；措施
随着科技的迅猛发展，大规模集成电路和智能化在通信设备中的广泛应用，使得通信设备对过电压的要求越来越高。由于雷电在信号线、电源线等上感应的瞬间过电压造成的危害时常发生，因此必须采取适当的保护来避免因过电压所产生的过电流对线路、设备及人员造成危害。
雷电是一种自然现象，它曾给人类社会带来了不少危害，国际电工委员会已将雷电灾害称为“电子时代的一大公害”，雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的罪魁祸首。由雷电感应和雷电波侵入造成的雷电电磁脉冲（LEMP）是通信设备损坏的主要原因。按照电信专用房屋设计规范，通信大楼一般都安装有避雷针、避雷网或避雷带，并且均采取了联合接地的方式。发生雷电时，雷电感应通过通信和电力线路侵入，若天线和通信线缆与大地之间直流通路不畅，天线和线缆与大地之间产生高电位而引起过电压，致使通信设施损坏，甚至危及操作人员的人身安全。
随着信建设速度的加快，新的防护体系已从单一防护体系转为多级防护，多级防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击引起的瞬间过电压影响等多方面的防护，因此应采取的防范原则是“整体防御、综合治理、多重保护”，力争将其产生的危害降低到最低点，其主要的措施有以下几种方法：
1.外部防护
外部防护主要采用避雷针（避雷网、避雷线和避雷带）和接地装置（接地线、地极）来加以防护。其保护原理是：当雷云放电接近地面时，它使地面的电场发生畸变，在避雷针（避雷线）顶部形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导入电的发展方向，引导雷电向避雷针（避雷线）放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击。
1.1安装避雷针或接地装置的要求
（1）避雷针应当装在高于天线尖端数米，并有一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。一般的做法是避雷针成为天线塔体的主杆，通信天钱却装在避雷针外线大约1.5个波长以外。
（2）避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，一般为10-50Ω，以满足有尽量小的电感量。
（3）接地引入线长度应不大于30米，其材料应采用热镀锌扁钢或铜排，截面积应不小于40mm×4mm。地线不能用扁平编织线和绞合线。要尽可能使用3毫米以上的实心导线，且最好是相同的金属材料。
（4）为了增大地表层的过电压的泄放面积，可采用埋设有一定间隔的多根接地体，且相互焊接。如在建筑物的四周以1至2米的间隔埋上10根左右的铜管，并把它们焊接起来。
（5）对一些重要的通信工程来说，可以考虑安装放射性避雷装置。放射性避雷装置的关键部分是放射源，它能连续自行发射α粒子，使周围空气电离产生大量电子。在雷电场的作用下这些电子不断加速，对空气产生连锁的多极电离或雪崩电离，形成与电场强度成正比的电子流，把已有的低电场消除掉，把可能形成的高电场降为低电场，从而有效地防止发生雷击，起到显著的消雷作用。这种放射性避雷装置的防护面积半径大约为260米左右，且安全可靠对人身无伤害。
1.2防感应雷击的方法
除在通信铁塔上安装避雷针或避雷装置的同时，还要注意消除感应雷击，其常用的方法是在天馈系统中安装电涌保护器（SPD）。在天馈系统中安装SPD时应注意以下方面的问题：
一是SPD的接地端必须与地连接可靠，要求接地引线应从天馈线入口处外侧的接地线、避雷带或地网引接，且接地电阻不得大于5Ω。二是因存在一定的插入损耗，对天线辐射信号的强度会造成一定的影响，并且还要注意驻波比，要求天馈系统的驻波比不大于1.5。三是安装通信天线时，天线的支撑杆要与铁塔可靠连接，连接电阻等于零。对重要的通信工程而言，除在天馈系统中安装SPD外，还要注意供电系统的防雷，常见做法是在变压器和配电房安装避雷装置。
2.内部防护
首先是电源部分的防护，对于高压部分，供电部门有专用的高压避雷装置，而线对线的过压则无法控制。因此，对380V低压线路应进行过电压保护，按国家规范要求应分为3部分：建议在高压变压器后端到通信局（站）配电机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及UPS的前端对地加装避雷器，作为三级保护。
第二是信号部分的防护，建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，应对地加装避雷器，电缆中的空线应接地，并做好屏蔽接地。
最后是接地处理，接地系统把雷电流引入大地。一般建筑物的接地系统有建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻<10Ω）、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须独立时，如果相互之间距离达不到规范的要求，则容易出现地电位反击事故。
3.结语
接地系统的正确与否直接关系到通信设备和人身的安全。根据国际、国内相关技术的发展以及国际、国家和信息产业部的有关设计规范，可以明确以下几点。
（1）通信局必须按规范建立在联合接地系统、均压等电位分区保护的基础上。
（2）无论是通信大楼，还是通信设施，都必须采用层层防护的原则。
（3）防雷装置的接地电阻应符合《建筑物防雷接地规范》与通信行业防雷接地标准。
（4）防雷装置的接地线应尽量粗、短而直，禁止不必要的弯曲、打圈和迂回，才能达到更佳的防雷效果。
（5）注意避雷元器件使用是否正常，应在每年雷雨季节到来之前和过后对其进行检查，重点测试它们的动作电压和额定电压下的漏电流。
【参考文献】
[1]赖世能，慕家骁.通信系统防雷接地技术[M].人民邮电出版社，2008.
[2]苏邦礼.雷电与避雷工程[M].广州中山大学出版社，1997.
电压保护器 篇3
关键词：电压表,测试,压板电压
1 引言
电压表不仅在电工、电子行业及日常生活中得到应用, 而且在发电厂、变电站运维工作中, 进行倒闸操作、日常维护, 都离不开电压表。
在电力生产过程中, 由于发电厂、变电站运维人员不懂得保护出口压板异常电压测试测试原理、方法及使用注意事项, 往往形成事故, 对电力系统造成重大损失。因此, 熟悉保护出口压板异常电压测试原理, 掌握正确的测量方法, 是安全生产的重要保障。
2 电压表使用注意事项
(1) 检查电压表外观无影响测量的缺陷;
(2) 电压表的检验合格证应在有效期;
(3) 指针式电压表在水平放置指针应指零;
(4) 测量前估计被测电路的性质 (交流或直流) ;
(5) 测量前估计被测值大小, 选择适当量程。选择的量程应使电压表指针指在满刻度的2/3左右[1];
(6) 对于指针式电压表, 红、黑表笔接压板的位置不得颠倒, 否则电压表指针会反偏, 打坏指针;
(7) 要用绝缘胶布将电压表的表笔包住, 避免直接接通“上”、“下”压板, 形成事故;
(8) 一般保护出口“上”压板都接直流电源负极, “下”压板都接直流电源正极。实际生产中, 难免厂家会接错, 为避免测量出错, 因此要求上下压板都应测量。
3 电压表测试保护出口压板异常电压分析
断路器跳闸回路如图1所示。图1中, R1和R2 (与R1相等) 构成的支路为直流系统绝缘监察装置回路, K为电流继电器;﹢WC、﹣WC表示控制电源小母线, KCO为保护出口中间继电器, XB为保护出口压板, XB的“1”端表示压板的上端, XB的“2”端表示压板的下端;QF1为断路器的常开辅助触点, YT为断路器跳闸线圈[2]。根据倒闸操作的要求, 当断路器处于合闸位置 (QF1也闭合) 时, 需要投入保护出口压板XB时, 若保护装置异常造成保护出口继电器KCO动作, 形成电流的通路为:﹢WC→KCO→XB→QF1→YT→﹣WC, 跳闸线圈YT通电而将正常运行的断路器断开, 形成事故。
因此, 按照规程的规定, 当断路器处于合闸位置时, 在投入该断路器的保护出口压板时, 必须测试保护出口压板两端无异常电压[3]。测量保护出口压板异常电压的方法有“测量压板对地电压”、“测量压板对负电压”、“直接测量压板两端电压”三种方法。
3.1 电压表测量保护出口压板对地电压
(1) 测量保护出口压板“上”端对地电压。将电压表切至直流电压250V档, 红表笔一端接电压表的“+”插孔, 黑表笔一端接电压表的“*”端插孔, 电压表的黑表笔另一端接保护出口压板XB的“1”端, 红表笔另一端接地。此时第一支路R1与R2之间的接地端与电压表红表笔的接地端通过大地形成回路, 电压表与电阻R2形成并联关系, 电压表测得的电压既是电阻R2两端的电压。由于R1=R2, 所以R1与R2分得的电压相等, 电压表的读数为110V, 即保护出口压板“上”端对地电压为“-110V”。此时, 当继电保护装置正常 (KCO触点断开) 或不正常 (KCO触点闭合) , 均不影响测试结果。
(2) 测量保护出口压板“下”端对地电压。如图1所示, 将电压表的红表笔接保护出口压板XB的“2”端, 黑表笔接地。此时第一支路R1与R2之间的接地端与电压表黑表笔的接地端通过大地形成回路。当继电保护装置异常造成KCO触点闭合时, 电压表与电阻R1形成并联关系, 电压表测得的电压既是电阻R1两端的电压。同上分析可得, 电压表的读数为110V, 则保护出口压板“下”端对地电压为“+110V”;当继电保护装置正常时, 即图1中KCO触点是断开的, 则电压表测得的电压为0V。
因此得出结论, 在断路器处于合闸位置时, 当测得保护出口压板XB“上”、“下”端对地电压分别为“-110V”、“0V”时, 保护出口压板无异常电压, 可以投入该压板;当测得保护出口压板XB“上”、“下”端对地电压分别为“-110V”、“+110V”时, 保护出口压板有异常电压, 不能投入该压板。
3.2 测量保护出口压板对负电压
在保护屏后面的端子排上, 我们都能很方便的找到与控制电源负极相连的端子。测量保护出口压板上、下端对负电压, 也能正确判断保护出口压板有无异常电压。
(1) 测量保护出口压板“上”端对负电压。将电压表的红表笔接保护出口压板XB的“1”端, 黑表笔接负极。由于与电压表串联的保护出口压板XB是断开的, 所以电压表测得的电压为零, 即保护出口压板“上”端对负电压为“0V”。此时, 不管图1中保护出口继电器KCO触点是断开 (保护装置正常) 还是闭合 (保护装置异常) , 均不影响该测试结果。
(2) 测量保护出口压板“下”端对负电压。如图1所示, 将电压表的红表笔接保护出口压板XB的“2”端, 黑表笔接负极。当继电保护装置异常 (继电器KCO触点闭合) 时, 则电压表测得的电压即是控制电源正负极之间的电压, 电压表读数为220V, 即保护出口压板“下”端对负电压为“+220V”;当继电保护装置正常 (KCO触点断开) 时, 则电压表读数为0V, 即保护出口压板“下”端对负电压为“0V”。
因此得出结论, 在断路器处于合闸位置时, 当测得保护出口压板XB“上”、“下”端对负电压分别为“0V”、“0V”时, 保护出口压板无异常电压, 可以投入该压板;当测得保护出口压板XB“上”、“下”端对地电压分别为“0V”、“+220V”时, 保护出口压板有异常电压, 不能投入该压板。
3.3 直接测量保护出口压板两端电压
直接将电压表的红表笔接XB的2端, 黑表笔接XB的1端, 若电压表读数为零, 说明保护装置正常, 可以投入压板;若测得电压为220V, 说明保护装置异常, 不能投压板。但是一般不提倡采用直接测量法, 因为万一电压表出现短路情况或在工作中错将万用表的电流档当成电压档使用, 则会造成保护压板两端有异常电压时直接接通YT线圈而造成断路器跳闸。
4 结语
结合带直流系统绝缘监察装置的断路器跳闸回路接线, 可以分析电压表测试保护出口压板两端异常电压的原理及方法。在实际工作中建议采用“测量压板对地电压”和“测量压板对负电压”两种方法。只有熟悉电压表测量保护出口压板两端异常电压的使用注意事项, 掌握正确的测量方法, 才能避免人为安全事故的发生。
参考文献
[1]张斌.电工仪表及测量 (第一版) [M].北京:中国电力出版社, 2011.
[2]黄栋.发电厂及变电站二次回路 (第一版) [M].北京:中国水利水电出版社, 2004.
电压保护器 篇4
【关键词】水电厂；一次设备；过电压；保护
从总体上来说，电力系统的过电压可以分成多种类型，其中包括大气过电压、工频过电压、操作过电压以及谐振过电压等等。不同种类的过电压会具有不同的特点，在进行电气一次设备过电压保护的过程中，需要对这些类型的过电压进行分析和探讨。只有在充分了解其特点的基础上才能采取切实可行的保护措施。
1.电力系统过电压特点
不同的过电压类型具有不同的特点，因此需要分别从不同的过电压方面来进行特点的分析。
1.1大气过电压
出现大气过电压的现象主要是由于气候条件引起的，主要是电力线路受到雷击之后会产生较强的冲击力，而且雷击的程度越强，出现过电压量也就越大。需要注意的是，过电压与电气设备的自身等级没有任何关系。
1.2工频过电压
对于工频过电压来说，其特点较为明显，主要产生在较长的电气线路中，电容效应或者是电网的运行方式发生了变化而引起的。这种过电压持续的时间会相对较长，但是过电压的倍数也不高。对于绝缘的设备来说，不会产生较大的危险性，但是在超高压的状态或者是进行远距离输电工作时就会产生较为直接的影响。
1.3操作过电压
所谓的操作过电压就是在电网运行的过程中，进行开关操作而引起的过电压现象。没有任何的规律性可言，因此对这种过电压进行控制具有一定的难度。通常在最不利的条件下，过电压的倍数会越高。
1.4谐振过电压
谐振过电压是较为常见的一种过电压状态，且危害性相对较大。一旦这种过电压存在就会造成电气设备的严重损害，同时也会给人们的生活带来诸多的不便。事实证明，谐振过电压问题直接影响到中低压电网的正常运行。但是由于这种过电压产生的时间也相对较长，所以很难采取相应的措施来进行维护。因此，为了避免这种过电压的出现，需要在进行电路设计的过程中，对可能出现的问题进行估算和预测，尽量减少窗帘的谐振回路。
2.水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨
所谓的电气一次设备主要是指可以直接用于生产、分配以及输送的高压电气设备。其包括发电机、变电器或者是自动开关、电抗器等等。
2.1励磁变压器的过电压保护
进行励磁变压器的过电保护具有一定的现实意义，通常情况下，过电压保护器件主要以无间隙避雷器为主，进行励磁变压器的保护需要考虑到以下几个问题：
（1）氧化锌电阻在正常情况下不导通动作，也不能进行连续性动作，因为这样会直接引起非线性电阻的老化，进而产生短路的现象。另外，100赫兹的连续过电压也不能采用非线性电阻的形式来进行吸收。
（2）多数的过电压都是可以用氧化锌电阻来进行吸收和保护的。为了有效地保证励磁变压器的正常运行，国家已经颁布了相关的法律和规定来进行规范和控制。其中，普通的避雷器是不能对励磁变进行保护的。因为，普通的避雷器在产生过电压的过程中会严重超过绝缘的程度，达不到绝缘的效果。为了实现电力系统电压的正常，需要对相应的参数进行调整。但是励磁变二次电压会随着发动机的参数指标的变化而发生变化，所以，电力市场上还没有出现定性的产品。总之，对于100赫兹的幻想过电压来说，可以采用组容器来对其进行限制。因为在诸多的限制设备中，只有阻容不会出现老化的问题，只要能够保证电阻的正常散热就可以对电压进行吸收。特殊情况下，里侧边的二测绕组中两项电流产生突变也会出现过电压的现象，这是，可以根据二极管D1～D6对电容C充电，从而得到缓冲，降低di/dt，减小了过电压。过电压消失后，C上的电荷向电阻R释放，等待下一个周期再次吸收。
2.2放电间隙保护
所谓保护间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙构造简单，维护方便，但其自行灭弧能力较差。其间隙的结构有棒型、球型和角型三种。棒型间隙的伏秒特性较陡，不易与设备的绝缘特性配合；球型间隙虽然伏秒特性最平坦，保护性能也很好，但它与棒型间隙一样，都存在着间隙端头易烧伤的缺点，烧伤后间隙距离增大，不能保证动作的准确性。近年来角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护。
2.3出线过电压保护
2.3.1 GIS配电装置出线过电压保护配置
对于连接GIS管道的架空线路，其进线段保护长度应不小于2km。220kV及以下GIS配电装置架空线路的出线连接处，应装设出线侧避雷器F1，母线上不应安装母线避雷器。220kV及以下GIS配电装置的电缆或混合出线的过电压保护。220kV、110kV进线有电缆段的GIS变电所，在电缆段与架空线路的连接处应装设金属氧化物避雷器，其接地端应与电缆的金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外皮应与GIS管道金属外壳连接接地；对单芯电缆，应经金属氧化物电缆护层保护器接地。电缆末端至变压器或GIS一次回路的任何电气部分间的最大电气距离不超过130米或虽超过。对连接电缆段的2km架空线路应架设避雷线作为进线段保护。
2.3.2 AIS配电装置出线过电压保护配置
对于35kV～220kV架空线路，应有进线段保护，新建35kV～220kV变电站出线应装设出线侧避雷器，出线侧避雷器的安装位置应选择在变电站内。现有35kV～220kV变电站出线应加装出线侧避雷器，出线侧避雷器的安装位置宜选择在变电站内，若无条件，可选择安装在出线终端塔上。若变电站全部出线都配置了避雷器，母线上可不安装避雷器，但应校核极端运行方式下的保护距离，不满足要求时，应安装母线避雷器。220kV及以下架空线路与电缆混合线路，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器F1，其接地端应与电缆金属外皮连接。
3.总结
电厂一次设备防过电压设计应从内部过电压和防雷过电压方面考虑，内部过电压中的稳态过电压有可能长期存在，为保护电厂的安全运行，应采取必要措施防止稳态过电压的存在。超高压长距离线路采用并联容量适当的并联电抗器加中性点小电抗器方式可将内部过电压限制到很低的数值，再辅以断路器加并联电阻和氧化锌避雷器，可极大地提高超高压线路的安全可性。
【参考文献】
[1]刘青，张玉峰.220kVGIS变电站雷电过电压防护措施的研究[J].高压电器，2008，44（4）.
电压保护器 篇5
在电力系统中, 220kV及以上电压等级的接线场, 由于带电设备运行电压较高, 会对附近停电设备产生感应电, 电压可达3kV甚至更高, 停电的电力设备试验项目中部分试验项目需要拉开设备的地刀, 导致感应电入侵测试仪表, 而普通测试仪表的耐受能力仅为2kV左右, 无法承受如此高的感应电, 容易因此损坏。在220kV及以上电压等级的变压器直流电阻试验中, 变压器绕组中通过的测试电流达5~30A, 由于主变绕组电感较大, 若测试仪表突然失电, 主变绕组会感应出非常高的电压, 远远超过测试仪器的承受能力, 导致直流电阻测试仪烧损。由于我公司相关测试设备在较高电压等级的试验现场多次损坏, 因此很有必要设计一种在过电压情况下保护测试设备的保护器。
1 过电压产生原因及保护原理
感应电产生的原因是带电设备通过阻抗分压导致不带电设备带电, 图1为带电设备和停电设备示意图, 图2为停电设备产生感应电压原理图, Z1为带电设备与停电设备之间的阻抗, Z2为停电设备的绝缘和设备对地电容产生的容抗并联而成的阻抗, 感应电即U2=Z2/ (Z1+Z2) ×U, 由于正常情况下Z2<<Z1, 所以U2<<U, 根据感应电产生原因可以对停电设备并联一低阻抗R (确保所加电阻不影响测试结果) , 利用其阻抗值降低过电压, 如图3所示。
在主变直流电阻测试 (图4) 中, 主变绕组通过的电流高达5~30A, 在正常情况下回路充放电缓慢, 所以过电压都在仪器承受范围内, 当仪器发生故障或外部电源被误切断时, 主变绕组电流瞬间发生巨大变化, 感应出非常高的电压, 会导致测试仪器损坏, 所以在仪表发生失电或其他原因导致的输出故障时, 需要及时对仪表的测试系统进行保护, 避免测试系统的损坏。解决方案为在仪表两端并联一回路, 当仪表两端电压达到一个设定值时回路接通, 保持电感电流的正常流动, 避免产生过电压 (图5) 。
2 设计方案
设计的保护器既要满足现场功能应用, 又要在现场复杂的情况下正常工作, 需做好绝缘处理, 其设计图如图6和图7所示。
图6为防止感应电对测试仪表造成损坏的保护电路图, A、B、C三相分别连接到被测设备三相上, 在保护电路中每相并联两个阻值高达20kΩ的电阻, 电阻容量为50 W, 高感应电在接入该系统后通过大功率电阻得到显著降低, 从而起到了保护测试设备的效果。
图7为防止变压器直流电阻试验过程中产生的过电压对测试设备造成损害的电路图, 在该保护回路中并入了大容量的TVS管, 在正常测试中, 仪表两端的电压仅有几伏, 保护回路处于断开状态, 当测试仪表出现失电或其他故障导致的测试回路断开时, 变压器绕组中的电流会通过该系统自动导通, 保持测试回路的电流处于导通状态, 避免产生高达10 000V的高压。
3 应用实效
为了验证保护器的测试效果, 在500kV停电设备不接地的情况下, 分别测试保护器加入前和加入后停电设备上的感应电压值, 结果如表1、图8所示。
在变压器直流电阻测试中, 我们模拟了测试过程中仪表失电的情况, 在测试中突然断开直流电阻测试仪的刀闸, 测试的现场过电压波形如图9所示, 在1ms内, 过电压从10 000V瞬间降低到几十伏, 有效保护了测试仪表。
4 结语
通过现场实际测试, 该保护器能有效防止变电站现场感应电、变压器绕组反冲电这两种高压设备试验现场常遇见的过电压对测试仪表的损坏, 起到良好的保护作用。同时, 该保护器在设计上采取了绝缘隔离措施, 避免了可能的漏电对人员的伤害, 为确保保护器的抗震性和防潮性, 保护器配备了完备的缓冲措施和密封措施, 能够全天候、各种工况下使用。
参考文献
[1]康华光.电子技术基础:模拟部分[M].5版.北京:高等教育出版社, 2007.
[2]文远芳.高电压技术[M].武汉:华中科技大学出版社, 2001.
高电压防雷保护的探讨 篇6
同样裸漏在空气中, 高压电供电系统比低压电供电系统更容易遭受雷击。原因是高压电供电系统因电荷聚集数量多, 电势差大, 当电荷在空气中游离时, 与雷电电源电荷更容易产生较大电势差, 形成放电关系。相对于低压电供电系统, 高压电供电系统在遭受雷击时产生的破坏性更大。原因是高电压系统电流较大, 更容易形成过强大电流, 尤其当因雷击出现短路时, 产生的过强大电流能够烧毁电子器件, 甚至击穿绝缘子, 还容易引起火灾和人员电击伤亡事故。本文则针对电力系统的防雷保护问题, 以降低雷电灾害事故率为目标, 分析了高压电电力系统的防雷措施。
1 现代防雷体系的组成
雷电现象产生的高电压可高达数千千伏, 常常引发各种雷电灾害事故。现代防雷体系从大地及其外围空间来说可划分为三个防雷区域 (更确切地说是三个防雷层次) , 即高空防雷区、低空防雷区和地下防雷区) 。现代防雷系统组成包括雷电接受装置、接地线、接地装置等。雷电接受装置:直接或间接接受雷电的金属杆 (接闪器) , 如避雷针、避雷带 (网) 、架空地线及避雷器等。接地线 (引下线) :雷电接受装置与接地装置连接用的金属导体。接地装置:接地线和接地体的总和, 接地体指的是降阻剂, 离子接地极, 扁钢等。
2 高压送电线路防雷措施
清楚了送电线路雷击跳闸的发生原因, 我们就可以有针对性的对送电线路所经过的不同地段, 不同地理位置的杆塔采取相应的防雷措施。目前线路防雷主要有以下几种措施:
2.1 加强高压送电线路的绝缘水平。
高压送电线路的绝缘水平与耐雷水平成正比, 加强零值绝缘子的检测, 保证高压送电线路有足够的绝缘强度是提高线路耐雷水平的重要因素。
2.2 降低杆塔的接地电阻。
高压送电线路的接地电阻与耐雷水平成反比, 根据各基杆塔的土壤电阻率的情况, 尽可能地降低杆塔的接地电阻, 这是提高高压送电线路耐雷水平的基础, 是最经济、有效的手段。
2.3 根据规程规定。
在雷电活动强烈的地区和经常发生雷击故障的杆塔和地段, 可以增设耦合地线。由于耦合地线可以使避雷线和导线之间的耦合系数增大, 并使流经杆塔的雷电流向两侧分流, 从而提高高压送电线路的耐雷水平。
2.4 适当运用高压送电线路避雷器。
由于安装避雷器使得杆塔和导线电位差超过避雷器的动作电压时, 避雷器就加入分流, 保证绝缘子不发生闪络。根据实际运行经验, 在雷击跳闸较频繁的高压送电线路上选择性安装避雷器可达到很好的避雷效果。目前在全国范围已使用一定数量的高压送电线路避雷器, 运行反映较好, 但由于装设避雷器投资较大, 设计中我们只能根据特殊情况少量使用。
3 安装线路避雷器、降低杆塔的接地电阻的分析
3.1 安装线路避雷器。
避雷器又称:surge arrester, 能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量, 保护电工设备免受瞬时过电压危害, 又能截断续流, 不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间, 与被保护设备并联。当过电压值达到规定的动作电压时, 避雷器立即动作, 流过电荷, 限制过电压幅值, 保护设备绝缘;电压值正常后, 避雷器又迅速恢复原状, 以保证系统正常供电。
避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时, 避雷器首先放电, 并将雷电流经过良导体安全的引入大地, 利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下, 使电气设备受到保护。避雷器按其发展的先后可分为:保护间隙———是最简单形式的避雷器;管型避雷器———也是一个保护间隙, 但它能在放电后自行灭弧;阀型避雷器———是将单个放电间隙分成许多短的串联间隙, 同时增加了非线性电阻, 提高了保护性能;磁吹避雷器———利用了磁吹式火花间隙, 提高了灭弧能力, 同时还具有限制内部过电压能力;氧化锌避雷器———利用了氧化锌阀片理想的伏安特性 (非线性极高, 即在大电流时呈低电阻特性, 限制了避雷器上的电压, 在正常工频电压下呈高电阻特性) , 具有无间隙、无续流残压低等优点, 也能限制内部过电压, 被广泛使用。
3.2 降低杆塔的接地电阻。杆塔接地电阻增加主要有以下原因:
(1) 接地体的腐蚀, 特别是在山区酸性土壤中, 或风化后土壤中, 最容易发生电化学腐蚀和吸氧腐蚀, 最容易发生腐蚀的部位是接地引下线与水平接地体的连接处, 由腐蚀电位差不同引起的电化学腐蚀。有时会发生因腐蚀断裂而使杆塔“失地”的现象。还有就是接地体的埋深不够, 或用碎石、砂子回填, 土壤中含氧量高, 使接地体容易发生吸氧腐蚀, 由于腐蚀使接地体与周围土壤之间的接触电阻变大, 甚至使接地体在焊接头处断裂, 导致杆塔接地电阻变大, 或失去接地。
(2) 在山坡坡带由于雨水的冲刷使水土流失而使接地体外露失去与大地的接触。
(3) 在施工时使用化学降阻剂, 或性能不稳定的降阻剂, 随着时间的推移降阻剂的降阻成分流失或失效后使接地电阻增大。
(4) 外力破坏, 杆塔接地引下线或接地体被盗或外力破坏。
4 结论
我国地域广大, 因雷击导致人员伤亡、设备损坏的事故屡见不鲜。目前高压电供电系统的雷击事故比较频繁, 所以应重视高压电供电网络的防雷设计。
摘要：雷电现象产生的高电压可高达数千千伏, 常常引发各种雷电灾害事故。雷电现象作为一种自然现象, 是不可避免的。因此, 对于雷电灾害事故应该以预防为主。本文则针对电力系统的防雷保护问题, 以降低雷电灾害事故率为目标, 分析了高压电电力系统的防雷措施。
配电线路异常电压的保护研究 篇7
本研究有必要针对市面上电视家电、电脑照明等电器设备的耐突波与过电压的能力进行了解。帮助用户了解常见的保护手段和装置, 帮助用户选用性能较优的电磁开关来有效降低因过电压或电压复动所造成的电器烧毁事故。
1. 异常电压保护方式
配电线路因事故引起异常电压以致电压发生浮动现象, 造成用户的设备损坏事故, 因此需靠保护配电线路的电压变动进而保护电压表避免烧损。因基本动作的不同分为过电压检出与不足电压检出的欠电压两种。
1.1 过电压
当电压超过设定值时接点动作, 一般过电压的电压设定值设定在正常电压值之的1.1p.u。
1.2 欠电压
当电压低于设定值动作的电压, 主要用途为当电压过低时隔离的保护, 一般电压设定值为正常电压值的0.9p.u。
由于无法完全避免异常电压事故发生, 当短路事故发生时, 唯有靠保护正确与快速动作, 使故障区域隔离降低设备损害程度。过电流也急速透过比流器检出电路短路或过负载引起的过电流, 再依电流值之大小而动作的保护电驿, 当故障电流愈大时, 保护动作时间愈快, 过电流电驿中有瞬时要素及限时要素两种动作要素。瞬时要素为检出额定容量之500%~1500%时动作, 具有短时间时限特性;限时要素具有电流值大时动作快的反时限特性。当电流大于额定值1.1p.u即开始计时, 一旦过电流持续时间超过继电器;动作时间则继电器动作。
2. 常见的异常电压保护设备
2.1 无熔丝开关
无熔丝开关主要作用在于防止电路过载及短路。一般家庭普通使用的开关有闸刀开关、无熔丝开关、漏电断路器等。闸刀开关配置有保险丝, 当住户使用过多的电器时, 保险丝便会熔断而断电, 以免屋内电线超载而发火, 造成火灾, 因此当发生保险丝熔断要更换保险丝时, 要注意保险丝的容量, 不可任意加大, 甚至以铜线替代。无熔丝开关优点是省去保险丝, 同时不必因过载跳电而须每次更换保险丝的麻烦, 并可重复使用, 如有故障损坏, 住户可自行装设。
无熔丝开关的极数有1P (极) 、2P及3P三种, 一般选用无熔丝开关是以标示中的额定容量 (额定电流) 为主。在控制系统中的中地线, 不可单独使用无熔丝开关。连接无熔丝开关电路的导线安全电流不可小于无熔丝开关安全电流的额定容量。无熔丝开关的作动原理可分为热动式、热动电磁式及完全电磁式等3种:
(1) 热动式:当负载电流超过额定电流时, 双金属片因膨胀系数的不同, 呈现弯曲现象。进而触动额定元件, 打开接点, 中断电源的供给。因双金属片遇热弯曲是累积热的结果, 所以不适用于瞬间启断的短路保护, 只能做过载保护用。
(2) 热动电磁式:使用双金属片遇热弯曲的特性, 做过载保护, 原理同热动式;另以电磁场吸持的方式做短路保护, 当线路短路时, 因线路瞬时产生大电流, 磁场大可迅速吸引可动铁心, 以触动额定元件, 将负载电流切断, 达到短路保护的目的。
(3) 完全电磁式:是以电生磁动的方式同时做过载及短路保护。在过载时, 电流线圈产生的磁场尚不足以吸持可动铁片。但却能够克服油管内的弹簧及油的阻尼作用, 缓慢吸引油管内的可动铁心, 使可动铁心渐渐往电流线圈的中心移动, 造成磁路磁阻减少, 磁场逐渐加强, 直至有足够磁力吸引可动铁片, 触动额定元件, 启断负载电流。至于短路时, 因短路电流极大, 线圈磁场大。因此不用等油管内的可动铁心移入中心位置, 即具有足够的磁力直接吸引可动铁片, 触动额定元件, 启断负载电流。
2.2 突波吸收器
目前常用之电路保护元件, 如保险丝或是无熔丝开关的反应时间约在2毫秒 (ms) 之内, 但突波的产生却是以微秒 (ms) 的时间来计算, 两者相差1000倍以上, 在来不及反应的情况下, 突波所产生的能量就已损害电器产品。
一般家电产品内部只有简易的电源滤波器, 对于防突波能力相当差。而市面上的突波保护器价格又相当昂贵, 一般用户没办法负担。目前以UPS、突波吸收器、防突波延长线较被广泛使用。
2.3 突波保护器
突波保护器 (Surge protection Device) 是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置, 过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。突波保护器的作用可避免设备或系统因瞬间突来的过电压损坏。
70%以上无法解释的电脑和电子设备故障皆因雷击和突波所造成, 雷击所感应的电压突波由直接雷击点传送, 范围可涵盖1km区域, 造成相当大的破坏。SPD可避免设备或系统因瞬间突来的过电压损坏。防雷击强度高, 具有高容量吸收能力。主要可分为以下3种类型:
(1) 限压型SPD:无突波时为高阻抗, 随着突波电流和电压的增加, 阻抗连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极体 (TVSS) 类SPD的组件。漏电流小, 反应速度快, 残压低。
(2) 电压开关型SPD (间隙放电器) :无突波出现时为高阻抗, 当出现突波电压时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管类SPD的组件。放电能力强。
(3) 组合型SPD:由电压开关型组件和限压型组件组合而成。综合限压型组件反应快及电压开关型组件放电能力强的特点。
2.4 电磁开关
电磁开关 (简称MS) 是由开闭电流的电磁接触器 (contactor) 和保护负载的热动过电流继电器 (Thermal overload继电器) 组合而成。交流电磁开关利用主接点来开闭电路, 用辅助接点来导通控制迴路。主接点一般只有常开接点, 而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点, 小型的电磁开关也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流电磁开关的接点, 由银钨合金制成, 具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制电路的装置, 因此经常运用于电动机作为控制对象, 也可用作控制工厂设备、电热器和各种电力机组等电力负载, 并作为远距离控制装置。电磁开关具有可高频率的做电源开启与切断控制, 最高操作频率可达每小时1200次。而电磁开关使用寿命很高, 机械寿命通常为数百万次至一千万次, 电流寿命一般则为数十万次至数百万次。
交流电磁开关的动作动力来源于交流电磁铁, 电磁铁由两个山字形的幼硅钢片叠成, 其中一个固定, 在上面套上线圈, 工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定, 铁芯的吸合面, 加上短路环。交流电磁开关在失电后, 依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯, 构造和固定铁芯一样, 用以带动主接点和辅助接点的开关。电磁开关的工作原理可分为以下3种。
(1) 直热式:即电流直接通过双金属片, 利用双金属片受热会弯曲的特性, 推动绝缘板来启闭接点。
(2) 间热式:即电流通过电热丝时, 其产生的热量致使旁边的双金属片受热弯曲, 推动绝缘板来启闭接点。
(3) 混合式:即电流通过电热丝及双金属片, 两者同时产生的热量使双金属片受热弯曲, 推动绝缘板来启闭接点。
结语
线路欠相事故会造成过电压、以及过电流、雷击突波, 皆会对用户端设备造成严重的影响, 因此用电安全保护装置对于用户端来说是必要的, 能有效减少用户设备损坏。
参考文献
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电压保护器 篇8
随着经济的快速发展,社会对电力的需求日益增长,对电能质量的要求也越来越高,而电压是衡量电能质量的一项重要指标,因此,要保证大电网的安全稳定运行和经济运行,就必须高度重视和努力提高系统的电压稳定性。
1 无功功率对电压的影响
当电网传输功率时,电流在线路、变压器阻抗上产生的电压损耗ΔU为:
式中,ΔU'为线路补偿QC容量后的电压损耗,V;P、Q为线路传输的有功功率(kW)和无功功率(kvar);UN为线路额定电压,kV;R、X为线路电阻和电抗,Ω。
可见,电压的变化与无功功率的平衡状态有关,若发出的无功功率不能满足要求,则无功功率就处于不平衡状态,电压也会随之下降。纯感性负载只消耗无功功率,且用电设备(如变压器,输电线路,电动机等)多是感性负载,它们不仅要从电网中吸收有功用于做功,而且为保证电压稳定还要吸收足够的无功建立磁场,以便有功电能顺利传输,加之经济发展引起的负载增加,使无功补偿的需求越来越大。但是无限制地投入无功补偿装置,不仅增加经济成本,而且会使某些线路电压偏高,电压偏低的线路得不到有效补偿,因此,合理高效地利用无功补偿对稳定电力系统的电压将起到重要的作用。
2 自适应低电压保护
继电保护装置在电力系统或电气元件运行不正常时能及时地向运维人员发出告警信号,或在系统发生故障时能直接、迅速地向所控制的开关发出跳闸命令。因此技术上要求继电保护装置具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
自适应继电保护在传统继电保护的基础上增加了自适应功能模块,能在系统发生故障或运行异常时,自动调节或改变各种保护功能整定值,以适应当前的电力系统运行工况。
传统电压速断保护普遍存在受系统运行方式变化影响的问题,因而系统必须在最小的运行方式下进行整定计算才能保证保护的选择性动作,其结果是其它运行方式下的保护动作性能(比如可靠性,灵敏性)变差,甚至会拒动或误动。因此,为了克服传统电压速断保护的缺点,引入自适应低电压保护,此保护能够根据当前运行方式下的等值阻抗自动进行整定计算,以获得最佳的可靠性。
下面以图1为例,对比传统和自适应低电压保护的可靠性。
传统低电压保护的整定值为:
自适应低电压保护整定值为:
K处发生故障时的电压为:
低电压保护动作的条件为:
式中,E、Um、Um,min分别为系统等值相电势、被保护线路的最低电压、最小运行方式下线路的最低电压;ZL、Zs、Zs,max分别为被保护线路的阻抗、系统等值阻抗、最小运行方式下的系统等值阻抗;Kreal为可靠系数,0
由式(1)、式(3)和式(4)可得传统的低电压保护动作范围为:
由式(2)～式(4),可得自适应低电压保护动作范围为:
Zs随系统运行方式而变,在最小的运行方式下,系统阻抗最大为Zs,max。比较式(5)、式(6)可以看出,自适应保护动作范围要大些,可靠性也随之提高。
3 多Agent系统(MAS)概念及特征
MAS是一个由N个具有多种功能特征的Agent组成的松散耦合计算机网络。这些Agent代表某种环境下的自治实体,具备问题求解方法、知识及不同的实现目标等,而且其自身的行为目标不受其它Agent的限制和影响,按照事先约定的语言和协议通信或协作可以解决各Agent之间的矛盾和顺利实现各自的目标。MAS中的每个Agent一般都具备自主性、交互性、适应性和自治性。
控制系统可分为组织层、协调层和执行层。
(1)组织层由中央调度控制Agent,负责协调与管理各站Agent。一旦某站发生故障或系统运行不正常,可以通过此层Agent进行分析并做出是否切断线路及合理分配无功等决策。
(2)协调层由各变电站Agent组成,负责监控各站内执行Agent的运行情况。各站Agent不仅要及时、准确地向组织层Agent报告本站故障或运行异常情况,而且必须及时响应上层发出的请求。
(3)执行层包括执行器Agent1和执行器Agent2。执行器Agent1负责本站各无功补偿装置的控制;执行器A-gent2负责本站各继电保护的控制。不仅每个执行器A-gent要向本站Agent实时发送自己所控制的设备的运行状态,实时响应本站Agent发出的请求,而且执行器Agent1与执行器Agent2要根据站内运行状态的变化,进行必要的相互通信与协作。
此系统增加MAS是为了利用MAS功能来实现对电力系统的智能控制,如图2所示。
4 基于MAS的继电保护与无功电压控制联合协调控制的模式
4.1 继电保护的不足
(1)继电保护最突出的缺陷就是当电力供不应求时,只能依照预先设定的整定值跳闸,不能保证重要用户用电,而无功补偿则可以弥补这一缺陷,缓解电力供需矛盾。
(2)电力系统发生大干扰时,为防止系统崩溃,可采用继电保护来快速切除故障线路或电气元件,但继电保护都是根据局部的、事后的信息来处理电力系统故障的,不能以全局的、事先的信息预测来分析系统的运行情况,因而不能保证电力系统安全、优质和经济运行。
(3)继电保护无法精确隔离故障设备,因此其动作的结果往往是一条或数条馈线上的负荷全部失电。
(4)继电保护是为切除故障元件或线路而发出跳闸命令,对系统进行无功补偿则可以弥补继电保护(局部的、事后的)跳闸故障线路给失电用户带来的经济损失。由于失电部分需要从别的线路馈电,当馈电线路满足不了需求时,就不得不继续寻求其它线路馈电或切断不太重要的用户,否则电压就不稳定,从而影响用电质量和系统的安全经济运行。故必须协调和合理利用系统无功资源,才能有效避免调度不当造成的不必要的经济损失。
(5)对于不能停止供电的负荷,在系统发生故障通过继电保护使断路器跳闸时,就必须采用备自投装置。但如果电压很低且未进行无功补偿,那么将无法传输电能或传输效率很低,因此这就需要在投入备用电源后,通过调节无功来保证电能传输率效。
4.2 联合协调控制的基本流程
基于MAS的联合协调控制流程如图3所示。
(1)状态参数Agent负责实时监控被保护的用电设备(如开关柜、线路)的参数变化,并将当前参数实时传送到整定值比较器Agent。
(2)当原有整定值Agent分析出系统发生故障运行异常时,比较器Agent将启动故障类型识别Agent。若判断为故障则立即启动常规保护Agent,使之动作跳闸;若判断为系统运行异常时,则通过站内Agent将信息传送到中央调度控制Agent的事故分析模块Agent。
(3)事故分析模块Agent根据异常运行数据,分析异常的具体原因(如负载变化、开关量开合、频率降低等),并将原因反馈到自适应模块Agent,再根据相应整定计算程序自动更新整定值。
(4)若负荷发生变化超过额定值,则投入无功装置A-gent;若为其它类型的不正常运行(如运行方式、系统振荡、发电机甩负荷等),则将保护整定值反馈到原有整定值Agent。
综上所述,可以综合利用无功补偿和继电保护各自的特点,来消除系统发生故障或异常运行时电压偏离额定值所带来的影响。
(1)异常运行:当电压还没有低到保护定值下限时,可进行无功补偿,使之恢复正常值;当电压低至保护定值下限时,可采用保护及时切断此线路,并分析事故的原因(如设备过负荷、系统发生振荡、系统频率降低、发电机甩负荷引起的过电压等),进而使电压得以恢复。
(2)线路或设备发生永久性故障:立即切断线路并启动备自投装置,然后由自适应保护模块对该备用线路进行分析,判断是否需要投入无功装置,以保证无功平衡。
4.3 联合协调控制的基本理论
(1)为了保证整个区域内配电网电压的稳定性,将自适应保护模块Agent嵌入到中央控制Agent内。此模块正常运行时只实时接收系统各站Agent的运行状态信息;当系统发生故障或运行不正常时,会向需要更新整定值的各站Agent发送整定值信息。
(2)经自适应保护模块Agent更新后的保护定值,在反馈到各站Agent的常规保护Agent后,不仅要适合本站,而且也要适合其它各站。
(3)某线路发生故障并跳闸后,其结构发生变化,此时应立即向中央控制发出故障信号,使自适应保护模块启动。此模块根据当前的运行方式,重新进行整定计算,经延时,将更新的定置反馈给该故障线路和其邻近线路(作为后备保护)。
(4)不允许因系统参数变化而不断更新整定值。因为负载时刻在变,整定值时刻更新,自适应模块一直运行在整定计算中,这样不仅会缩短模块寿命、降低性能、增加设备运行成本,而且整定值计算需要时间,更新后的整定值不可能是当前整定值。
(5)只在以下几种情况下需要更新整定值:①发生故障后;②系统发生异步振荡;③系统运行方式发生变化;④负荷变化使该线路电压超过当前允许的最大范围。
(6)若系统发生永久故障,则为了减少设备损坏,保证电压质量,必须立即启动常规保护,而不能启动自适应保护模块。
5 结束语
电压保护器 篇9
1.引言
随着输电技术的不断发展超高压输电以及无可比拟的优势越来越被广泛的应用在输电的过程中，但是由此所带来的绝缘配置的成本越来越高。一般来说特高压输电输送的电的容量比较大，所以在这个过程中如果出现绝缘故障对整个输电系统的影响比较大而且会造成巨大的经济损失，国内对于这方面的理论研究比较少经验也比较少，所以在特高压输电的过程中对于绝缘配置的研究是非常重要也是非常急迫的。其中过电压是影响绝缘配置的一方面，还包括运行的方式以及主回路接线的方式以及操作和控制方式等等。目前研究较为成熟的是500KV的输电过程中的绝缘配置，但是对800KV特高压输电过程中的绝缘配置的研究相对较少，相关方面亟待解决保护方案。本文对我国某800kv特高压输电的过电压保护和绝缘配置之间的关系进行了研究。该输电的总的输电容量达到了5000KW，额定电流高达3000A，长度达到了1400Km，对于这个输电过程中本文进行了相应的仿真研究。本文利用电磁暂态仿真软件对于输电过程中的过电压和绝缘材料之间的关系进行了仿真，在仿真的过程中根据多个工程实例研究了电压分布和绝缘配置之间的关系，并且根据仿真研究的成果對影响绝缘配置较大的两个因素进行了研究，本文研究的结果可以为我国特高压输电过程中的绝缘配置提供一定的理论基础和工程实践的经验。
图1 换流站单极避雷器所采用避雷器的设计方式
2.换流站直流暂态过电压仿真
图1为本文所研究的某800kv特高压输电网的避雷器的设置方式，可以看到下图中有避雷母线避雷器，高端换流阀被雷器，V1-V3对应着阀避雷器，C2为脉动桥避雷器等。根据下图中避雷器的配置的方式，本文建立了两端的换流站以及直流输电直流暂态电压的仿真模型。在本文对直流换流站电压进行仿真的过程中，两端的交流与潮流分布以及系统的短路容量之间可以采用等值的关系进行代替。相关的直流输电线路以及接地极采用仿真软件所提供的相位以及频率的相关信息。直流换流站相关的控制策略参考仿真系统所提供的控制策略。换流站内部的一些实际的参数是根据所要仿真的设备的实际的参数进行设定的，但是对一些输电线的阻抗以及长度等因素进行了忽略，对换流阀进行了理想化的处理，对开关损耗进行了忽略开通以及关闭的时间进行了忽略。避雷器的模型可以采用下冲击过程中的伏安特性曲线中的非线性的电阻来代替。本文所采用的直流保护的策略对我国某特高压直流输电过程进行了参考。本文还对金属回线运行的方式下直流回路的电压进行了仿真分析。通过统计1周波内大约20次的故障的发生时刻来对避雷器的最大的应力值进行计算。
3.直流差动保护
通过测量直流侧高压端电流的值和直流侧低压电流的值通过他们之间的差值作为依据来对直流输电线路进行差动保护就是直流差动保护的含义，在这个过程中要对直流接线器的内部故障进行分析。通过I这在直流差动的保护原理可以保护直流接线器内部的几乎任何的故障。通过多直流换电站绝缘配置的经验总结以及相关的仿真分析，对于直流换流器内部的绝缘配置影响最大的因素是高端的XY侧接地端，通过故障分析可以得到阀避雷器以及母线避雷器最大的应力，可以将这些参数作为选择避雷器的依据。但是除了这些能够影响避雷器的最大的应力其运行方式的差异也会对避雷器的应力造成一定的影响，所以本文在进行仿真的过程中考虑了多种的运行方式来进行仿真，比如单双极运行的方式和以及金属回线的丰大和桔小的运行方式等。通过相应的仿真计算发现了如下的规律：桔小方式由于系统运作的所需要的电流极小很容易造成阀的关闭，所以相应的阀避雷器的应力应该要比较大;丰大模式下由于金属回线中的压降较大，所以要求中性母线避雷器的应力要足够大。在上面这几种的不同运行模式的仿真过程中还要考虑到系统延时对于最终仿真结果的影响，在计算避雷器的应力值的时候应该要将其考虑进去。通过仿真计算由于金属回线过程中的压降较大，所以对中性母线的电压提出了很高的要求，那么中性母线的应力值就应该较大。与此同时要对系统延时的参数进行考虑并进行相关的设置来减少其影响，通过计算避雷器的最高的残留的电压的值达到了261v，比当初设计的标准值260v还要高一点。在大多数的运行的模式下，通过合理的设置延时避雷器都能够吸收由于过电压和过电流所造成的影响。在这个过程下过电压和过电流所造成的多余的能够都能够被避雷器所吸收掉。所以在直流差动保护的过程中主要是通过在不同的运行方式下对避雷器的应力值进行设计，以避免在运行的过程中由于过电压因素造成超过避雷器所能够承受的应力值。
4.接地极线过电压保护
将中性母线和地之间的电压差作为接地极过电压保护的依据是过电压保护的最为基本的原理。本文结合我国某特高压输电过程对接地极线过电压的保护进行了研究。一般来讲极控闭锁完成之后就要立即关闭相应的中性母线，所以该环节也会造成一定的延时这个延时是造成接地线过电压很重要的一个因素。直流系统如果运行在GR或者是MR的方式下的时候，接地极所涉及的线路以及金属返回线涉及的线路会存在由于受到雷击或者跳变或者其他因素等而造成开路的情况，由于开路所引起的正反射电压会使得中性母线和地之间的压差增大，那么直流电流就会被迫通过相应的中性母线避雷器流向大地，这个过程会使得中性母线避雷器遭受较大的应力，所以应选择好该中性母线避雷装置的型号。所以也正是由于上述原理那么中性母线避雷器所承受的压力是与接地极过电压保护动作的时间是密切相关的。
图2 金属回线运行方式下
采用仿真软件进行仿真的模块图
5.结论
电压保护器 篇10
1 浪涌过电压保护器的工作原理
浪涌是由于雷电或大容量设备操作、故障等导致电网产生的瞬时过电压, 电网浪涌会破坏电气设备的绝缘, 甚至完全损坏, 尤其是对敏感的微电子设备破坏更大。因此, 浪涌保护器就是电网专门用于吸收、泄放浪涌电流的一种保护装置, 在这里我们简单了解一下浪涌过电压保护器的工作原理:
在电气设备中, 所谓的“浪涌”, 就是前峰陡度较低的过电压波。浪涌电器利用阻容耦合元件来降低过电压倍数及放缓过电压的前峰, 而浪涌保护器最主要的核心部分就是氧化锌压敏电阻, 在电力系统运行时, 通过外加电压变化促进阻值敏感变化对电力设备进行保证, 这也是浪涌过电压保护器的基本原理, 浪涌过电压保护器在运行时, 保护所需要的额定电压持续时间是短暂的, 属于瞬时过电压, 这样过电压的电压值往往高出额定电压的好多倍, 如雷击过电压等。
一般而言, 浪涌过电压保护器对电力设备的保证, 主要有两种方法:第一种就是配置零序过电压和间隙零序电流保护, 在系统发生保护动作后, 变压器各侧开关和小电源联络线就会跳开, 从而防止电气设备免在长期过电压的受到侵害以至于发生故障;第一种保护方法就是采用电涌保护器或避雷棒间隙的方法, 通过过电压时放电泄”掉过电压, 这是对高幅值和一次性过电压的好方法, 具体如图1所示。
2 浪涌过电压保护器的选择
浪涌保护器有时也可以称为电涌保护器, 在不同的规范中其称呼不同, 英文简称为DPD, 在实际应用中, 人们也会将其通俗地称为雷电保护器, 这样会更加直观。浪涌过电压保护器主要分成信号的和电源的两个部分, 这两个部分最为主要的用途就是保护前端设备, 限制雷电过电压和泄放电流, 其中, 发挥主要作用的就是里面的非线性电子元件。在实际选择时, 需要注意以下几点问题:
2.1 浪涌过电压保护器在雷电的到来时, 可以迅速通过引下线和接地装置将雷电流施放到大地中, 起到保护滚球范围内设备和人员安全的作用, 用来保护电源免受大气过电压和雷电过电压的危害, 主要用于低压电力系统, 220v、380v等, 一般和电源直接连接的, 一般型号为SPD, 为此, 在选择时, 需要以此为参考, 进行合理选择。
2.2 在电力系统中, 浪涌保护器的主要作用就是保护电气设备免受大气过电压和操作过电压的危害, 通常在系统中与电气设备并联使用, 因此, 在选择时, 最好选择合理的型号。在实际应用中, 常用型号有FCD3碳化硅阀式保护器、YH5WZ金属氧化物保护器以及Y5WZ金属氧化物电涌保护器等。另外, 在家用及类似场所用电器中, 浪涌保护器可以感应到雷击过电压、操作过电压时, 其就会发生动作起保护作用, 所以, 在选择时, 需要考虑到浪涌保护器进线和出线线径, 如SPD-8O/3应用多粗的进线和出线。
2.3 在选择时, 要看进线的区别, 在实际应用中, 如三相380V四线制或者是三相380V五线制时, 最好选用440V浪涌保护器, 而对于单相220V三线制和单相220V两线制的则主要选用220V浪涌保护器, 另外要注意, 在选用的浪涌保护器时, 还要对其防护级别进行分析, 如住宅楼进线处单相220V用3级, 三相380V用2级, 具体的选择, 还需要根据实际的应用场合以及系统的配置情况, 因为对于装在系统的不同位置的浪涌保护, 其所需要的规格也是不尽相同的。
2.4 在选择浪涌保护器时, 还需要考虑到其对应的各项参数。一般而言, 浪涌保护器的主要参数有:漏泄电流、标称导通电压、额定工作电压、冲击通流容量以及限制电压等等, 在实际应用时, 需要针对系统的额定工作电压和交流电压为参考, 如对于额定工作电压为230V, 交流50Hz (或60Hz) 的系统和电气线路中, 要求其浪涌冲击通流容量不大于5k A的, 只有这样, 才能使其用于终端时, 有效地控制电压, 加强对电器以及其他电力设备的保护。
3 浪涌过电压保护器的安装
首先, 要保证两端引线尽可能缩短, 通过总长度不可以超过0.5m, 可以共用一根接地线, 线径在16个平方以上, 浪涌保护器是并联在主线路上面的, 并且要以其具体的型号为标准, 如80KA 3P和40KA 4P的防雷器, 这是由于雷击属于一种高频电波, 它所引起的电压是很大的, 这样做的主要目的就是为了保证电涌保护在最低水平。
其次, 电涌保护器一般情况下应该安装在被保护设备进线的上游, 选用标准根据设备需求, 如在TN-C-S系统线路中, 在安装时, 进入建筑物总配电箱后, PEN线分为N线和PE线独立布线, 只需在相线以及PEN线之间加装电涌保护器即可, 与此同时, 要防止来自用电器的涌电的, 起到保护开关的作用, 每段母线上加一个过电压保护器是不够的, 具体的加装需要以实际情况为标准。
第三, 当被保护设备与电涌保护器两间的距离比较远时, 可以安装在电源线路上做电源的防雷。如标称放电电流10KA, 最大放电电流20KA的单相220V电源浪涌保护器, 但是由于放电电流比较小, 对于强雷区的话可能会比较容易损坏, 需要浪涌保护器 (SPD) 前的这个元件, 即断路器, 这样做的主要用途就是:一方面, 可以防止电涌保护器损坏 (老化) 后产生的的短路电流对整个供电系统造成拉闸断电现象, 另一方面, 其还可以被当作一个防雷后备开关元件, 作用就是方便防雷器的安装和维护, 在维护时直接断开这个断路器就可以对后端防雷器进行操作, 不影响整个系统的供电, 具体如图所示:
另外, 对于保护模块或敏感器件的安装也是一项必要工作, 这是因为在遭受到感应雷时, 可以提高浪涌保护的防护能力, 有效保护设备和系统, 提高整体的可靠性。如控制器中的浪涌保护器是起避雷作用, 当雷电通过电线流入到控制器时, 浪涌保护器中的模块开始动作将雷电可靠接地, 所以对电机和用电设备就不会造成雷击和烧毁。
4 浪涌过电压保护器测试
在通常情况下, 浪涌过电压保护器测试具有一定的复杂性, 需要专业的设备才能有效地完成测试。另外, 在没有专业的设备时, 可以通过下面的方法来完成测试:首先, 可用万用表测试浪涌保护器的保护端到接地端的电阻, 如:短路损坏, 但是若是为开路, 这种方法则不能给予判断。其次, 对于有劣化指示功能的浪涌保护器, 可直接从指示窗口判断, 其判断规律为, 若是指示灯为红色则发生了损坏, 若是为绿色则可能正常。
5 结束语
总而言之, 在建筑物受到直击雷时, 由于浪涌保护器的存在, 可以有效地避免雷击对电气设备以及建筑的损坏, 因此, 要了解浪涌保护的工作原理, 通过正确合理地选择和安装浪涌保护器来提高保护性能, 避免电气损坏和安全事故的发生。
参考文献
[1]刘利, 齐晓朋.电涌保护器安装时注意的几个问题[J].科技资讯, 2010 (28) .[1]刘利, 齐晓朋.电涌保护器安装时注意的几个问题[J].科技资讯, 2010 (28) .