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电气设备绝缘的击穿与保护(2)

北极星电力网技术频道    作者:金秋生   2012/6/11 16:12:04   

电击穿后的绝缘介质与击穿以前完好的绝缘介质,从表面上看其形态是没有区别的,这就容易给人们造成错觉,即感觉上不认为绝缘材料已经击穿了。较为典型的事例是:白光灯启辉器中电容的击穿,这是日常生活中常见的现象。日光灯灯管两端发红,就是启不了辉,日光灯亮不起来。原因是启辉器中的电容击穿了,其击穿是瞬时过电压而造成的。击穿过程是:当启辉器中的氖气管内的触头变冷断开时,镇流器产生很高自感电动势,这一瞬间过电压加在灯管两端,同时也加到电容器两端而造成电容被击穿。你只要将启辉器中电容取下,日光灯即可恢复正常发亮。我们仔细观察该电容,是看不出有任何异常及有被破坏痕迹,但电容确实被击穿而坏了。

这里我们应当了解到,某些设备的电击穿并不立即就能反映出其内部故障,而是要经历了由电击穿到热击穿后才明显地反映出故障特征。如配电变压器遭受雷击,其首端匝间线圈绝缘出现电击穿,起初很难发现有任何异常,待运行一段时间后发展到邻近匝间或层间绝缘也击穿,才明显表现出故障的特征。由此可见,高压设备的过电压保护是设备安全运行的重要措施,所以高压设备一定要设置绝缘击穿保护。

2 电气设备绝缘击穿的保护

电气设备若是处于过负荷或瞬时过电压下运行,其绝缘必将遭受击穿而损坏。为此,电气设备必须设置绝缘击穿保护装置,以确保设备的安全运行。

如电网中最常见的配电变压器,一般设有跌落式熔断器和避雷器两种保护装置。其中跌落式熔断器是配变过电流保护,防止配变绝缘的热击穿,而避雷器则是配变瞬时过电压保护,防止配变绝缘的电击穿。避雷器不仅只用于防止雷击,而且还可以用来防止配变空载时倒闸操作产生的过电压。因此要求避雷器应安装在配变三相上,并接于熔断器下方,而不能接于熔断器上方。但避雷器受到自身热容量的限制,不能耐受较长时间的过电压,否则会爆炸,这点在选择避雷器参数时需加考虑。

从避雷器保护原理可知,避雷器的击穿先于被保护设备绝缘的击穿,但普通带有间隙避雷器的击穿存在两个时延,即统计时延和放电形成的时延。这表明当电压达到避雷器间隙击穿电压时,避雷器并不立即击穿放电,而是要经过两个时延后才击穿放电。两个时延又具有统计性,这就使得加在绝缘上的电压是一个范围值,而非一个定值,这给绝缘保护配合带来了困难,因而要求绝缘要有较大的裕度。随着科学技术的发展,更加科学更加完善保护装置的出现,必将会降低电气设备对绝缘配合的要求,因而也会较少出现绝缘的问题。

在绝缘保护装置的设置上,对低电压设备一般不要求设置瞬时过电压保护,只设过电流的保护,除非在有可能受到雷电影响下才设过电压保护。其过电流保护电器有:熔断器、熔断管、空气开关内的过电流保护、热继电器的过电流保护及某些继电器保护装置等。因为低压设备的额定电压较低,即使出现3-5倍的过电压,对低压设备的绝缘来说还是相对较低的电压,因而不需要设置瞬时过电压保护。

但某些设备要求设置较长时间过电压保护,如电压继电器保护装置,它实质上是防止绝缘的热击穿。由此可见,低压设备的保护,还是防止绝缘热击穿为主要内容。

但熔断器保护也存在有不足之处,从熔断器的安时特性可知,熔断器过流倍数越大,熔断时间越短,一般的过电流即使在200%的过流,也难于在短时间内将熔丝熔断,因此它一般只作短路故障保护,不能起到过负荷保护作用。

来源:电力自动化产品信息
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