電抗器保護(hù)用避雷器故障分析

圖1　CVT內(nèi)部接線　　　　　　圖2　CVT等效電路
L—補(bǔ)償電抗器　MOA—避雷器　J—載波裝置　T—中間變壓器　Z—阻尼器

由CVT的接線圖，可以看出避雷器末端直接接地，測(cè)量X端絕緣電阻時(shí)，解開X端接地，如果避雷器損壞，電流可以通過避雷器入地，因此初步認(rèn)定是避雷器擊穿造成的，隨后廠家技術(shù)人員認(rèn)可了這一判斷，并對(duì)該避雷器進(jìn)行了更換；同時(shí)避雷器尾端從內(nèi)部直接接地改成并聯(lián)至X端，在外部接地。

2原因分析

經(jīng)了解，該避雷器是作為抑制CVT內(nèi)部鐵磁諧振而采取的一種保護(hù)措施。與避雷器并聯(lián)的補(bǔ)償電抗器具有線性的阻抗。當(dāng)CVT正常運(yùn)行時(shí)，該電抗器上的壓降會(huì)隨著二次負(fù)荷的大小不同有所變化，但一般不超過700V。如果發(fā)生了鐵磁諧振，中間變壓器鐵芯飽和，流過中間變壓器一次繞組和補(bǔ)償電抗器的電流會(huì)迅速增加，使電抗器上的壓降超過避雷器的動(dòng)作電壓，避雷器導(dǎo)通，將電抗器切除，改變回路參數(shù)，達(dá)到消除鐵磁諧振的目的。

分析避雷器損壞的原因，有以下三種。

由于CVT運(yùn)行時(shí)多次發(fā)生鐵磁諧振，造成補(bǔ)償電抗器兩端電壓升高，使避雷器承受較高的電壓，造成該保護(hù)避雷器損壞。然而如果是鐵磁諧振造成的，一組三相同時(shí)發(fā)生諧振的幾率很小。
測(cè)量中間變壓器一次繞組絕緣電阻時(shí)，將二次繞組開路，X端打開不接地，而避雷器的尾端在油箱內(nèi)部有效接地。其等效示意圖如圖3所示。

圖3　試驗(yàn)時(shí)CVT等效示意圖

采用2500V搖表在X端加壓測(cè)量時(shí)，在X端加直流電壓2500V，由于電抗器為感性，保護(hù)避雷器的首端電壓U近似等于2500V。而該金屬氧化物避雷器的額定電壓僅為800V，測(cè)試時(shí)可能損壞該保護(hù)避雷器。于是，對(duì)相同型號(hào)的完好避雷器進(jìn)行了測(cè)試，具體測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，用搖表是不會(huì)對(duì)避雷器造成損害的。這是因?yàn)椋�雖然2500V搖表的電壓，已經(jīng)足以讓避雷器處于導(dǎo)通狀態(tài)，但其輸出電流非常有限，只有2mA，不能積累足夠的能量使閥片擊穿。
做測(cè)量分壓電容的介損和電容量試驗(yàn)時(shí)。做預(yù)試時(shí)常采用常規(guī)法和自激法測(cè)量分壓電容的電容量和介損，以下分別分析不同接線試驗(yàn)方法對(duì)避雷器的影響。

常規(guī)法測(cè)量，即測(cè)量C1和C2串聯(lián)后的電容和介損，采用正接線，在U端加壓10kV，δ端取信號(hào)（近似于接地），將二次繞組開路，X端打開不接地，而避雷器的尾端接地，如圖3所示。

當(dāng)U端加壓10kV，C1和C2串聯(lián)，U端電壓Ua≈C1U/(C1+C2)≈3kV。中間變壓器二次開路，電抗器的尾端X懸空不接地，已知避雷器的阻抗較大；所以中間變壓器的一次繞組可以近似于短路，電壓基本上全部加在避雷器上。其等效電路圖如圖4所示。

圖4　試驗(yàn)時(shí)避雷器等效電路圖

圖中：電壓U"為A端電壓，大約為3 kV；ZX為中間變壓器二次開路時(shí)的一次繞組的等效阻抗，阻值小；Z為避雷器的等效阻抗，阻值較大。

因一次繞組的空載阻抗ZX和U一定值，介損試驗(yàn)時(shí)避雷器首端L電壓由避雷器的阻抗Z決定，當(dāng)Z→∞時(shí)，UL=U≈3kV。使避雷器承受接近3kV的工頻電壓，對(duì)保護(hù)避雷器具有很大的破壞作用。