DQZHAN技術(shù)訊：電站中避雷器與變壓器之間的分離間距
避雷器的位置距離變壓器多遠(yuǎn)時(shí)仍然可以確保足夠的保護(hù)裕度?答案并不那么簡(jiǎn)單，而且需要對(duì)此進(jìn)行一些說(shuō)明。一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則是“將避雷器安裝在盡可能靠近變壓器套管的地方”。實(shí)際上,盡管并非總是可以做到,這是我一貫主張的,特別是在更高的系統(tǒng)電壓下。（圖1:高壓變電站中,典型的避雷器-變壓器配置圖。)
當(dāng)電壓為400kV或以上時(shí),避雷器太大,變壓器的箱體無(wú)法輕松地承受其體積和重量,而必須安裝在分離的基座上。此外,如果變壓器必須安裝在維修時(shí)易于移動(dòng)的地方,也需要此類‘延長(zhǎng)的’間隔距離。為此目的而設(shè)的進(jìn)出通道可以導(dǎo)致避雷器與變壓器之間的間隔距離達(dá)到30m。
遺憾的是,當(dāng)快速上升的沖擊波沿架空輸電線路以接近光速侵入電站時(shí),這種量級(jí)的分離間距(或保護(hù)區(qū)域)會(huì)降低保護(hù)作用。當(dāng)沖擊擊中避雷器時(shí),電壓確實(shí)降低,但沒有降到零,充其量降到避雷器的放電電壓。該沖擊電壓通過(guò)避雷器向前傳播,在變壓器處反射,如果分離間距足夠大,將會(huì)導(dǎo)致沖擊電壓翻倍。雖然在大多數(shù)情況下,反射電壓僅比來(lái)波沖擊提高幾個(gè)百分點(diǎn),但是正是這種行波反射現(xiàn)象與相關(guān)的反射因素凸顯了分離間距的重要性。
IEEE避雷器應(yīng)用導(dǎo)則C62.22提供了幫助,在IEC60099-5中給出了一些建議。C62.22中給出的一個(gè)公式幫助確定避雷器仍能達(dá)到15%保護(hù)裕度的*遠(yuǎn)放置距離。為了以圖像的形式解釋這個(gè)公式的工作原理,使用我偏愛的暫態(tài)程序ATP,給出了避雷器與500kV變壓器套管的間距分別為1m(圖2),15m(圖3)與30m(圖4)時(shí)的仿真結(jié)果。其余參數(shù)都相同,選擇的參數(shù)僅表示電站中簡(jiǎn)單的絕緣配合。避雷器安裝在基座上,其底部與地面的距離為5m,頂部與引入線的距離為1m。
如圖2所示,正如期望的那樣,避雷器與變壓器的電壓相同,峰值為1326kV。對(duì)于BIL為1550kV的變壓器,保護(hù)裕度為16%,達(dá)到了IEC與IEEE提出的*低要求。在圖3的仿真中,避雷器與變壓器套管的距離為15m,其保護(hù)裕度降到僅為8%,低于標(biāo)準(zhǔn)的*低要求,但仍不高于變壓器1550kV的BIL值。
從圖4中可以清楚地看出,間隔距離30m將導(dǎo)致變壓器的電壓超過(guò)其耐受水平(BIL),這意味著,這種情況下快速上升的沖擊進(jìn)入電站很可能造成嚴(yán)重?fù)p壞。因此,無(wú)論什么原因致使有必要將避雷器安裝在距離變壓器套管30m的位置,必須規(guī)定使用更高耐受值(BIL)的避雷器。
對(duì)于電站內(nèi)其它設(shè)備,也需要考慮間隔距離。例如,如果CCVT,CVT,PT或者斷路器被安裝在一條短線的末端,它們也將承受與上述變壓器相同的暫態(tài)過(guò)電壓。因此,理想的做法是也應(yīng)該安裝避雷器來(lái)保護(hù)它們。實(shí)際上,保護(hù)高價(jià)值設(shè)備免受暫態(tài)波的侵害是電站設(shè)計(jì)中很重要的一部分,并且在距離受其保護(hù)設(shè)備適當(dāng)?shù)奈恢蒙习惭b避雷器對(duì)于確保在每種情況下提供足夠的保護(hù)裕度至關(guān)重要。
