韓長征++張雷

[摘 要]介紹了新型礦山行業(yè)防雷擊、抗尖峰及諧振過電壓新技術(shù)的工作原理，研究設(shè)計(jì)了成系列的新型過電壓保護(hù)裝置。分析了礦山行業(yè)各種過電壓的處理辦法存在的缺陷，說明了該項(xiàng)技術(shù)在礦山使用達(dá)到的效果。為礦山行業(yè)解決雷擊、尖峰及諧振過電壓提供了一套新的有效的辦法，避免因類似事故造成新的損失。

[關(guān)鍵詞]雷擊；尖峰；諧振；過電壓；閥值低

中圖分類號(hào)：TM864 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）11-0369-01

0 引言

近年來，隨著工礦企業(yè)直流、變頻等設(shè)備的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)內(nèi)出現(xiàn)了大量諧波，并經(jīng)常影響礦山提升機(jī)、變壓器等設(shè)備運(yùn)行[1]。因電網(wǎng)輸入或礦內(nèi)直流、變頻等設(shè)備產(chǎn)生3、7、11、15等諧波，電機(jī)或其它電感器件與自動(dòng)投切電容組成的容、抗回路一旦與某一諧波滿足諧振條件，會(huì)發(fā)生諧振，瞬間把線路電壓放大10到40倍，燒毀下掛在本線路的電機(jī)、變壓器等設(shè)備[2]。因雷擊或諧振造成提升電機(jī)突然斷電會(huì)造成墜罐事故。作者經(jīng)過長時(shí)間的探索研究，成功研發(fā)了一種新型防雷擊及抗尖峰諧振過電壓技術(shù)。

1 新型高能閥片設(shè)計(jì)

目前市場上防雷擊及抗尖峰諧振過電壓主要的產(chǎn)品有金屬氧化物避雷器、阻容吸收保護(hù)裝置、消弧線圈及TBP消弧柜等過電壓裝置等，但這些產(chǎn)品存在諸如保護(hù)效果差、發(fā)熱量大、噪聲高、調(diào)節(jié)精度低等問題[3]，不能很好的避免各類事故的發(fā)生。常采用的四星型接線的普通ZnO閥片[4]，不能對(duì)操作過電壓起到有效的保護(hù)作用，尤其是為實(shí)現(xiàn)所謂零荷電率而串接的四只保護(hù)間隙，給可靠運(yùn)行帶來了極大的隱患，運(yùn)行中由于受周圍環(huán)境氣候、溫度濕、度的變化及運(yùn)行過程中的振動(dòng)，保護(hù)間隙會(huì)偏離設(shè)定值，間隙過大起不到有效的保護(hù)作用；且在間隙電弧熄滅后，系統(tǒng)回路中的殘余電荷無泄放回路，仍對(duì)設(shè)備的絕緣構(gòu)成威脅。

本文通過研究發(fā)現(xiàn)結(jié)用高能低場強(qiáng)ZnO閥片具有高能容、閥值電壓高、低殘壓的鉗壓特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)過電壓的抑制及能量的吸收以及高能SiC閥片的V-A特性實(shí)現(xiàn)阻尼諧振、限流及能量的吸收的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并開發(fā)一種新型高能閥片。

1.1 ZnO與SiC串聯(lián)組件

三組由高能ZnO（RN1A、RN1B、RN1C）串接高能SiC//ZnO組件（RN2A//RC2A、RN2B//RC2B、RN2C//RC2C）組合成星形中性點(diǎn)接線，見圖2。高能ZnO閥值電壓值低于相電壓的峰值，SiC//ZnO組件中的SiC起限流及阻尼諧振的作用；并聯(lián)的ZnO起補(bǔ)償SiC殘壓過高及抑制浪涌過壓的作用。

正常運(yùn)行時(shí)三相基本對(duì)稱，中性點(diǎn)電位為零；當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生非正常工況或誘發(fā)諧振時(shí)，中性點(diǎn)電位發(fā)生位移，具有阻尼相間諧振及抑制浪涌過電壓的作用。

1.2 ZnO與SiC并聯(lián)組件

ZnO與SiC并聯(lián)組成高能閥片，見圖2。

高能SiC//ZnO組件（RNG//RCG并接在中性點(diǎn)與地之間）組成的阻尼及過壓保護(hù)組件，正常運(yùn)行時(shí)SiC（RNG）對(duì)鐵磁諧振起阻尼作用，當(dāng)發(fā)生單相間隙性弧光接地過電壓時(shí)，故障接地相對(duì)中性點(diǎn)電位仍為相電壓，健全相對(duì)中性點(diǎn)電位亦為相電壓，中性點(diǎn)電位會(huì)發(fā)生較大的位移，大量的零序電流會(huì)通過高能SiC//ZnO組件，起到積極的消弧及限制浪涌過電壓的作用。

2 新型高能閥片技術(shù)優(yōu)勢

SiC、ZnO 兩種高科技電子陶瓷優(yōu)勢互補(bǔ)，大幅度提高了裝置的可靠性。JL-DXG的特性曲線如圖3所示。從圖3，我們可以發(fā)現(xiàn)，該高能閥片具有以下幾方面優(yōu)勢：

2.1 保護(hù)全面

集單相間歇性弧光接地等操作過電壓、諧振過電壓和雷擊過電壓三種保護(hù)功能于一體。當(dāng)出現(xiàn)單相接地時(shí)，正常相不會(huì)因?yàn)殚g歇性弧光接地而引起過電壓。

2.2 諧振過電壓

采用SiC和ZnO閥片串并聯(lián)組件，可以實(shí)現(xiàn)相與相和相與地之間的限壓消諧功能，尤其是高能SiC閥片的采用，其通流容量大、能容高、閥值電壓低、漏電流大等特性，起到有效阻尼諧振的作用。

2.3 操作過電壓

高能ZnO&SiC組件的采用，不需要考慮荷電率問題，使閥值電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于弱絕緣設(shè)備的絕緣水平，不僅對(duì)相與地能起到良好的保護(hù)水平，還可以對(duì)相與相之間的操作過電壓起到有效地保護(hù)作用。

3 新型過電壓保護(hù)裝置

利用新型高能閥片技術(shù)設(shè)計(jì)一種新型過電壓保護(hù)裝置，見圖4。此消弧及過電壓保護(hù)裝置將ZnO、SiC兩種高科技電子閥片結(jié)合于一體，對(duì)操作過電壓、諧振過電壓、雷擊過電壓、尤其對(duì)由單向間歇性弧光接地引起的暫態(tài)過電壓起有效的抑制及良好的保護(hù)作用。 另外，對(duì)于電壓不穩(wěn)、諧振劇烈的風(fēng)電及雷電高發(fā)地區(qū)的電網(wǎng)更為適合。

4 現(xiàn)場試驗(yàn)

在湖南寧遠(yuǎn)縣冷水鄉(xiāng)一個(gè)鐵礦，一打雷礦上就跳閘停電，有時(shí)燒毀變電所設(shè)備，裝上一套10KV過電壓保護(hù)裝置以后，供電正常。在一路母線上裝上一套過電壓保護(hù)裝置后，雷擊、尖峰、諧振等任何過電壓都可保護(hù)，跟線路負(fù)載沒關(guān)系，只要電壓匹配就行，AC220V的裝置，線路電壓超過250V就起作用，AC380的線路超過450V就起作用。

5 結(jié)論

該技術(shù)應(yīng)用到礦山以后，可避免因雷擊斷電造成的墜罐、燒毀設(shè)備、停產(chǎn)等損失，并預(yù)防因發(fā)生諧振造成燒毀提升機(jī)電機(jī)、變壓器等設(shè)備，還可以減輕因投切、負(fù)載變化引起尖峰電壓對(duì)設(shè)備絕緣的破壞。不管線路負(fù)載大小，何種負(fù)載只要在相映電壓的供電線路上裝上相映電壓的過電壓保護(hù)裝置即可起到保護(hù)作用。此項(xiàng)新技術(shù)在礦建和永久礦山上都具有極大的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 王茂成，呂永麗等.10KV絕緣導(dǎo)線雷擊斷線機(jī)理分析和防治措施[J]. 高電壓技術(shù)，2007，33（1）：102-105.

[2] 侯牧武，曾嶸，何金良.感應(yīng)過電壓對(duì)輸電線路耐雷水平的影響[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2004，12：118-120.

[3] 周瑜，席保鋒，徐陽，夏燕莉.過電壓監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備絕緣狀態(tài)研究分析[J]. 絕緣材料，2009，42（3）：60-63.

[4] 李建華，周翔.過電壓在線檢測技術(shù)在變電站安全運(yùn)行中的應(yīng)用[J]. 論壇，2007，6：44-45.