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[摘 要]介绍了新型矿山行业防雷击、抗尖峰及谐振过电压新技术的工作原理，研究设计了成系列的新型过电压保护装置。分析了矿山行业各种过电压的处理办法存在的缺陷，说明了该项技术在矿山使用达到的效果。为矿山行业解决雷击、尖峰及谐振过电压提供了一套新的有效的办法，避免因类似事故造成新的损失。
[关键词]雷击；尖峰；谐振；过电压；阀值低
中图分类号：TM864 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0369-01
0 引言
近年来，随着工矿企业直流、变频等设备的广泛应用，电网内出现了大量谐波，并经常影响矿山提升机、变压器等设备运行[1]。因电网输入或矿内直流、变频等设备产生3、7、11、15等谐波，电机或其它电感器件与自动投切电容组成的容、抗回路一旦与某一谐波满足谐振条件，会发生谐振，瞬间把线路电压放大10到40倍，烧毁下挂在本线路的电机、变压器等设备[2]。因雷击或谐振造成提升电机突然断电会造成坠罐事故。作者经过长时间的探索研究，成功研发了一种新型防雷击及抗尖峰谐振过电压技术。
1 新型高能阀片设计
目前市场上防雷击及抗尖峰谐振过电压主要的产品有金属氧化物避雷器、阻容吸收保护装置、消弧线圈及TBP消弧柜等过电压装置等，但这些产品存在诸如保护效果差、发热量大、噪声高、调节精度低等问题[3]，不能很好的避免各类事故的发生。常采用的四星型接线的普通ZnO阀片[4]，不能对操作过电压起到有效的保护作用，尤其是为实现所谓零荷电率而串接的四只保护间隙，给可靠运行带来了极大的隐患，运行中由于受周围环境气候、温度湿、度的变化及运行过程中的振动，保护间隙会偏离设定值，间隙过大起不到有效的保护作用；且在间隙电弧熄灭后，系统回路中的残余电荷无泄放回路，仍对设备的绝缘构成威胁。
本文通过研究发现结用高能低场强ZnO阀片具有高能容、阀值电压高、低残压的钳压特性，实现对过电压的抑制及能量的吸收以及高能SiC阀片的V-A特性实现阻尼谐振、限流及能量的吸收的特点，设计并开发一种新型高能阀片。
1.1 ZnO与SiC串联组件
三组由高能ZnO（RN1A、RN1B、RN1C）串接高能SiC//ZnO组件（RN2A//RC2A、RN2B//RC2B、RN2C//RC2C）组合成星形中性点接线，见图2。高能ZnO阀值电压值低于相电压的峰值，SiC//ZnO组件中的SiC起限流及阻尼谐振的作用；并联的ZnO起补偿SiC残压过高及抑制浪涌过压的作用。
正常运行时三相基本对称，中性点电位为零；当电网发生非正常工况或诱发谐振时，中性点电位发生位移，具有阻尼相间谐振及抑制浪涌过电压的作用。
1.2 ZnO与SiC并联组件
ZnO与SiC并联组成高能阀片，见图2。
高能SiC//ZnO组件（RNG//RCG并接在中性点与地之间）组成的阻尼及过压保护组件，正常运行时SiC（RNG）对铁磁谐振起阻尼作用，当发生单相间隙性弧光接地过电压时，故障接地相对中性点电位仍为相电压，健全相对中性点电位亦为相电压，中性点电位会发生较大的位移，大量的零序电流会通过高能SiC//ZnO组件，起到积极的消弧及限制浪涌过电压的作用。
2 新型高能阀片技术优势
SiC、ZnO 两种高科技电子陶瓷优势互补，大幅度提高了装置的可靠性。JL-DXG的特性曲线如图3所示。从图3，我们可以发现，该高能阀片具有以下几方面优势：
2.1 保护全面
集单相间歇性弧光接地等操作过电压、谐振过电压和雷击过电压三种保护功能于一体。当出现单相接地时，正常相不会因为间歇性弧光接地而引起过电压。
2.2 谐振过电压
采用SiC和ZnO阀片串并联组件，可以实现相与相和相与地之间的限压消谐功能，尤其是高能SiC阀片的采用，其通流容量大、能容高、閥值电压低、漏电流大等特性，起到有效阻尼谐振的作用。
2.3 操作过电压
高能ZnO&SiC组件的采用，不需要考虑荷电率问题，使阀值电压远远低于弱绝缘设备的绝缘水平，不仅对相与地能起到良好的保护水平，还可以对相与相之间的操作过电压起到有效地保护作用。
3 新型过电压保护装置
利用新型高能阀片技术设计一种新型过电压保护装置，见图4。此消弧及过电压保护装置将ZnO、SiC两种高科技电子阀片结合于一体，对操作过电压、谐振过电压、雷击过电压、尤其对由单向间歇性弧光接地引起的暂态过电压起有效的抑制及良好的保护作用。 另外，对于电压不稳、谐振剧烈的风电及雷电高发地区的电网更为适合。
4 现场试验
在湖南宁远县冷水乡一个铁矿，一打雷矿上就跳闸停电，有时烧毁变电所设备，装上一套10KV过电压保护装置以后，供电正常。在一路母线上装上一套过电压保护装置后，雷击、尖峰、谐振等任何过电压都可保护，跟线路负载没关系，只要电压匹配就行，AC220V的装置，线路电压超过250V就起作用，AC380的线路超过450V就起作用。
5 结论
该技术应用到矿山以后，可避免因雷击断电造成的坠罐、烧毁设备、停产等损失，并预防因发生谐振造成烧毁提升机电机、变压器等设备，还可以减轻因投切、负载变化引起尖峰电压对设备绝缘的破坏。不管线路负载大小，何种负载只要在相映电压的供电线路上装上相映电压的过电压保护装置即可起到保护作用。此项新技术在矿建和永久矿山上都具有极大的推广价值。
参考文献
[1] 王茂成，吕永丽等.10KV绝缘导线雷击断线机理分析和防治措施[J]. 高电压技术，2007，33（1）：102-105.
[2] 侯牧武，曾嵘，何金良.感应过电压对输电线路耐雷水平的影响[J]. 电网技术，2004，12：118-120.
[3] 周瑜，席保锋，徐阳，夏燕莉.过电压监测技术与设备绝缘状态研究分析[J]. 绝缘材料，2009，42（3）：60-63.
[4] 李建华，周翔.过电压在线检测技术在变电站安全运行中的应用[J]. 论坛，2007，6：44-45.
[关键词]雷击；尖峰；谐振；过电压；阀值低
中图分类号：TM864 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0369-01
0 引言
近年来，随着工矿企业直流、变频等设备的广泛应用，电网内出现了大量谐波，并经常影响矿山提升机、变压器等设备运行[1]。因电网输入或矿内直流、变频等设备产生3、7、11、15等谐波，电机或其它电感器件与自动投切电容组成的容、抗回路一旦与某一谐波满足谐振条件，会发生谐振，瞬间把线路电压放大10到40倍，烧毁下挂在本线路的电机、变压器等设备[2]。因雷击或谐振造成提升电机突然断电会造成坠罐事故。作者经过长时间的探索研究，成功研发了一种新型防雷击及抗尖峰谐振过电压技术。
1 新型高能阀片设计
目前市场上防雷击及抗尖峰谐振过电压主要的产品有金属氧化物避雷器、阻容吸收保护装置、消弧线圈及TBP消弧柜等过电压装置等，但这些产品存在诸如保护效果差、发热量大、噪声高、调节精度低等问题[3]，不能很好的避免各类事故的发生。常采用的四星型接线的普通ZnO阀片[4]，不能对操作过电压起到有效的保护作用，尤其是为实现所谓零荷电率而串接的四只保护间隙，给可靠运行带来了极大的隐患，运行中由于受周围环境气候、温度湿、度的变化及运行过程中的振动，保护间隙会偏离设定值，间隙过大起不到有效的保护作用；且在间隙电弧熄灭后，系统回路中的残余电荷无泄放回路，仍对设备的绝缘构成威胁。
本文通过研究发现结用高能低场强ZnO阀片具有高能容、阀值电压高、低残压的钳压特性，实现对过电压的抑制及能量的吸收以及高能SiC阀片的V-A特性实现阻尼谐振、限流及能量的吸收的特点，设计并开发一种新型高能阀片。
1.1 ZnO与SiC串联组件
三组由高能ZnO（RN1A、RN1B、RN1C）串接高能SiC//ZnO组件（RN2A//RC2A、RN2B//RC2B、RN2C//RC2C）组合成星形中性点接线，见图2。高能ZnO阀值电压值低于相电压的峰值，SiC//ZnO组件中的SiC起限流及阻尼谐振的作用；并联的ZnO起补偿SiC残压过高及抑制浪涌过压的作用。
正常运行时三相基本对称，中性点电位为零；当电网发生非正常工况或诱发谐振时，中性点电位发生位移，具有阻尼相间谐振及抑制浪涌过电压的作用。
1.2 ZnO与SiC并联组件
ZnO与SiC并联组成高能阀片，见图2。
高能SiC//ZnO组件（RNG//RCG并接在中性点与地之间）组成的阻尼及过压保护组件，正常运行时SiC（RNG）对铁磁谐振起阻尼作用，当发生单相间隙性弧光接地过电压时，故障接地相对中性点电位仍为相电压，健全相对中性点电位亦为相电压，中性点电位会发生较大的位移，大量的零序电流会通过高能SiC//ZnO组件，起到积极的消弧及限制浪涌过电压的作用。
2 新型高能阀片技术优势
SiC、ZnO 两种高科技电子陶瓷优势互补，大幅度提高了装置的可靠性。JL-DXG的特性曲线如图3所示。从图3，我们可以发现，该高能阀片具有以下几方面优势：
2.1 保护全面
集单相间歇性弧光接地等操作过电压、谐振过电压和雷击过电压三种保护功能于一体。当出现单相接地时，正常相不会因为间歇性弧光接地而引起过电压。
2.2 谐振过电压
采用SiC和ZnO阀片串并联组件，可以实现相与相和相与地之间的限压消谐功能，尤其是高能SiC阀片的采用，其通流容量大、能容高、閥值电压低、漏电流大等特性，起到有效阻尼谐振的作用。
2.3 操作过电压
高能ZnO&SiC组件的采用，不需要考虑荷电率问题，使阀值电压远远低于弱绝缘设备的绝缘水平，不仅对相与地能起到良好的保护水平，还可以对相与相之间的操作过电压起到有效地保护作用。
3 新型过电压保护装置
利用新型高能阀片技术设计一种新型过电压保护装置，见图4。此消弧及过电压保护装置将ZnO、SiC两种高科技电子阀片结合于一体，对操作过电压、谐振过电压、雷击过电压、尤其对由单向间歇性弧光接地引起的暂态过电压起有效的抑制及良好的保护作用。 另外，对于电压不稳、谐振剧烈的风电及雷电高发地区的电网更为适合。
4 现场试验
在湖南宁远县冷水乡一个铁矿，一打雷矿上就跳闸停电，有时烧毁变电所设备，装上一套10KV过电压保护装置以后，供电正常。在一路母线上装上一套过电压保护装置后，雷击、尖峰、谐振等任何过电压都可保护，跟线路负载没关系，只要电压匹配就行，AC220V的装置，线路电压超过250V就起作用，AC380的线路超过450V就起作用。
5 结论
该技术应用到矿山以后，可避免因雷击断电造成的坠罐、烧毁设备、停产等损失，并预防因发生谐振造成烧毁提升机电机、变压器等设备，还可以减轻因投切、负载变化引起尖峰电压对设备绝缘的破坏。不管线路负载大小，何种负载只要在相映电压的供电线路上装上相映电压的过电压保护装置即可起到保护作用。此项新技术在矿建和永久矿山上都具有极大的推广价值。
参考文献
[1] 王茂成，吕永丽等.10KV绝缘导线雷击断线机理分析和防治措施[J]. 高电压技术，2007，33（1）：102-105.
[2] 侯牧武，曾嵘，何金良.感应过电压对输电线路耐雷水平的影响[J]. 电网技术，2004，12：118-120.
[3] 周瑜，席保锋，徐阳，夏燕莉.过电压监测技术与设备绝缘状态研究分析[J]. 绝缘材料，2009，42（3）：60-63.
[4] 李建华，周翔.过电压在线检测技术在变电站安全运行中的应用[J]. 论坛，2007，6：44-45.