1、前言 我公司渾河變1#電容器組是從日本日新引進(jìn)的19kV、334kvar電容器，屬于66kV系統(tǒng)渾河變的出口電壓是69kV，因此，電容器經(jīng)常是在4～5%過(guò)電壓下運(yùn)行。又因規(guī)程規(guī)定，系統(tǒng)電壓可以在±10%范圍內(nèi)變動(dòng)。過(guò)電壓5%時(shí)，69kV系統(tǒng)的電壓是69×1.05=72.45kV，電容器上過(guò)電壓72.45/19×2 =110.2%。這是上世紀(jì)80年代初期，我單位66kV電容器的運(yùn)行情況。因此，電容器投入運(yùn)行沒(méi)有多久，便出現(xiàn)套管閃絡(luò)、熔絲群爆。進(jìn)入90年代，除了兩相熔絲群爆，全部熔斷外，還有相縱差電流保護(hù)用的C二次過(guò)電壓，擊毀保護(hù)用的MOA，支持瓷瓶對(duì)架構(gòu)放電等等。這種現(xiàn)象同樣出現(xiàn)在電容器額定電壓為20kV大成、繁榮、祁家和文成等變電所的66kV電容器組。損壞現(xiàn)象更為嚴(yán)重。因此，我公司生產(chǎn)技術(shù)部提出“66kV電容器組保護(hù)方法的研究”。以EMP研究MOA防止過(guò)電壓的功能。因?yàn)槲覇挝辉缭?983年已在紅衛(wèi)和孤家子兩家變電所的10kV電容器組應(yīng)用了MOA，紅衛(wèi)的MOA從1983年運(yùn)行到近2000年，動(dòng)作了三次，1994年11月20日一支發(fā)生爆炸，原因是閥片老化，沒(méi)有及時(shí)更換之故。后來(lái)?yè)Q上電科院的Y5WZ-16.5/45型MOA，繼續(xù)運(yùn)行，因電容器停運(yùn)，而停止運(yùn)行。孤家子變的MOA，在1985年9月11日前動(dòng)作次，1988年，雷雨季節(jié)期間，雷擊損壞一支，停止運(yùn)行?？偟膩?lái)說(shuō)，電容器組應(yīng)用MOA是成功的，并取得一定的經(jīng)驗(yàn)，因此，防止過(guò)電壓損壞66kV電容器的治本措施，關(guān)鍵是在MOA的接線方式和參數(shù)的計(jì)算選擇法。以下就是這方面的論述。 2、MOA的接線方式 星形中性點(diǎn)絕緣電容器組應(yīng)用MOA的接線方式有兩種典型的方式。 2.1 相對(duì)地MOA的接線，稱為接線I，如圖1。 MOA的功能是： A防止雷擊過(guò)電壓； B防止操作過(guò)電壓； 2.2 MOA與電容器一段并聯(lián)，并在中性點(diǎn)對(duì)地接入一支MOA，稱為接線II，如圖 MOA的功能是： A除了接線I的功能外，尚有： B單臺(tái)電容器元件擊穿，或熔絲熔斷時(shí)，防止重燃過(guò)電壓，亦即防止故障擴(kuò)大引起的熔絲群爆和支持瓷瓶閃絡(luò)等； C防止兩相重燃過(guò)電壓。 MOA的接線II得到1984年美國(guó)麥克倫—愛(ài)迪生公司McGranaghan等認(rèn)同[1]；“在電容器組相對(duì)中性點(diǎn)并接的MOA，能限制電容器端子殘留電荷的過(guò)電壓，使它低于相對(duì)地接線MOA的電壓水平，并降低斷路器的恢復(fù)電壓.從而減少多次重燃的可能性。（這個(gè)結(jié)論得到美國(guó)電力公司和西屋公司1990年在138kV電容器組上進(jìn)行人工熔斷熔絲試驗(yàn)證實(shí)[2]）.但這種接線不能限制斷路器瞬間恢復(fù)電壓（RV）的中性點(diǎn)對(duì)地高頻分量。必要時(shí)，可以在中性點(diǎn)對(duì)地之間加入第四支MOA."MOA接線II降低相間和中性點(diǎn)的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，已由西安交大和太原鋼鐵廠在EMP模擬證實(shí)[3]。因此說(shuō)，MOA接線II是防止電容器組各種過(guò)電壓最佳的方案。 3、MOA參數(shù)的計(jì)算選擇法 目前國(guó)內(nèi)選擇MOA的參數(shù)有：最高連續(xù)運(yùn)行電壓（Umcov）、暫時(shí)過(guò)電壓（UTOV）、額定電壓（Ur）、方波通流（Irwc）.又因后者的計(jì)算必須先了解電容器組的釋放能量（Ea）。因此，需先計(jì)算電容器組的釋放能量，作為MOA的吸收能量，再計(jì)算MOA的方波通流。MOA參數(shù)的計(jì)算法繁多，這里只采用兩種.一是文獻(xiàn)[4]介紹國(guó)內(nèi)的計(jì)算法，一是了解到的國(guó)外采用的計(jì)算法。因文獻(xiàn)[4]介紹說(shuō):“國(guó)標(biāo)規(guī)定，中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)的MOA在動(dòng)作負(fù)載試驗(yàn)中，緊接著兩次大電流后，應(yīng)耐受1.3UTOV、10s。因此，根據(jù)IEC的定義，MOA的額定電壓應(yīng)為1.3UTOV。即10kV為1.3×12.7=16.5kV?！币虼耍捎脙煞N方法同時(shí)進(jìn)行，看哪一種計(jì)算結(jié)果與中能電力科技開(kāi)發(fā)公司和西瓷所的MOA樣本給出的MOA額定電壓較為接近。另外是文獻(xiàn)[4]的方波通流計(jì)算公式漏了一個(gè)時(shí)間值。這里加以補(bǔ)上，好得到真正的計(jì)算結(jié)果。MOA的計(jì)算公式和計(jì)算過(guò)程如表1。 4、MOA參數(shù)的計(jì)算選擇例子 10kV、7500kvar和66kV、40000kvar電容器組應(yīng)用MOA參數(shù)計(jì)算結(jié)果列在表2。 注：表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值是JB/T5894-1991和DL/T801-2002兩導(dǎo)則給出的方波通流。 從表2看出： （1） CIGRE WG33-06[5]和文獻(xiàn)[6]計(jì)算MOA額定電壓Ur的數(shù)值與中能電力科技開(kāi)發(fā)公司和西瓷所的MOA樣本給出表2 MOA額定電壓相對(duì)比，完全吻合。 （2） 文獻(xiàn)[4]的方波通流計(jì)算公式，是1984年華東電管局供用電處培訓(xùn)班教材[8]首先提出的。選用MOA的8/20μS沖擊殘壓（Ures）作為限制MOA放電電壓，比文獻(xiàn)[6]選用MOA特性曲線臨界拐彎點(diǎn)電壓（）作為限制放電電壓，有一定的出入。如表2列出的四個(gè)型號(hào)MOA的Ures都大于2.6Um，而則小于1.9Um。因此，得知選用Ures限制放電電壓是在MOA特性曲線的拐彎點(diǎn)以上。屬于MOA特性曲線的第二區(qū)的阻性電流區(qū)，MOA還在繼續(xù)放電。但兩者的計(jì)算結(jié)果，可能相差不大。原因是文獻(xiàn)[8]選用的暫時(shí)預(yù)期過(guò)電壓，相對(duì)地也選的不高。如10kV的MOA，從UTOV降到Ures的電壓差是11.4kV，而文獻(xiàn)[6]則是13.1kV。將這些差峰值平方，再乘上1/2電容量，便是電容器組的放電能量。因此，文獻(xiàn)[8]算出的方波通流也少些。從而看出，只要MOA的額定電壓選的合理，方波通流也符合要求。 （3） 采用文獻(xiàn)[6]計(jì)算方波通流與JB/5894-1991[9]和DL/801-2002[10]兩導(dǎo)則給出的表2括號(hào)內(nèi)的數(shù)值比較，差的較大的是10kV的接線II和66kV的接線I。只是未能了解兩導(dǎo)則的計(jì)算方法。 5、小結(jié) 5.1 MOA在并聯(lián)電容器組應(yīng)用的兩種接線I和II已被DL/804-2002導(dǎo)則采納。應(yīng)以接線II為主，道理已在MOA的功能中詳細(xì)的說(shuō)明。 5.2 需要指出的是，MOA采用兩種接線時(shí)，串聯(lián)電抗器必須串聯(lián)在電容器組前端，MOA接在兩者之間，避免串聯(lián)電抗器影響MOA的動(dòng)作。如果串聯(lián)電抗器已接在電容器組中性點(diǎn)，在加裝MOA時(shí)，最好串聯(lián)電抗器也并聯(lián)MOA。MOA的Ur取串聯(lián)電抗器額定電壓的1.5～1.8倍。方波通流與接線II的相同。 5.3 中性點(diǎn)對(duì)地采用MOA的Ur，取MOA接線II額定電壓的80%左右。它的方波通流與接線II相同。 5.4 66kV系統(tǒng)的MOA是分為兩段與電容器并接的。因此，Ur=72kV，應(yīng)改為Ur=2×36kV，Ures=186kV=2×93kV;40Mvar和30Mvar電容器組的MOA方波通流分別為800A和600A。 5.5 66kV系統(tǒng)采用MOA的型號(hào)，中能電力開(kāi)發(fā)公司是Y1.5WX-72/186.西瓷所則是Y1.5W-72/186。除了應(yīng)用套管不同外，不知還有無(wú)其它區(qū)別，應(yīng)用時(shí)，應(yīng)向廠家詢問(wèn)清楚。 5.6 根據(jù)表1右邊的計(jì)算公式，同樣可以算出35kV系統(tǒng)用的MOA參數(shù)。如35kV，20Mvar電容器組MOA接線II的參數(shù)是Ur=2×20kV和Irwe=760A。 參考文獻(xiàn) [1] M.F.Mcgranagha等O(jiān)vertage Protection Of Shuntapacitor Bank Using MOA Arresters［M］. IEEE ransactions on PAS VOL.1984 PAS103. [2] J.E.arder等138kV Shunt Capactor Reseach BankDesign and Experience［M］. IEEE ransaotion on Power Delivery Vol.5. 1990. 337342. [3] 施圍等EMP在四星接法MOA設(shè)計(jì)及其限壓效果計(jì)算中的應(yīng)用［J］，電瓷避雷器，1995（4 [4] 唐艷波等MOA在并聯(lián)電容器裝置中的應(yīng)用［J］電力電容器，2001（3） [5] Metal Oxide Surge arrestters in AC systems. Part3 and 6.By .CIGRE WG3306 《ELECRA》 1989～1990. [6] O.Nigol. Methods For Analyzing he Performance Of Gapless Metal Oxide Surge Arresters［同2］VOL.7. 1992， 1256～1264 [7] ABB交流高壓EXZIM型Zno避雷器選擇導(dǎo)則［M］. 1991年. [8] 并聯(lián)電容器用氧化鋅避雷器，華東電網(wǎng)供用電培訓(xùn)教材《并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置技術(shù)》1984年. [9] JB/58941991，交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器使用導(dǎo)則 [10] DL/804～2002，交流電力系統(tǒng)金屬氧化物避雷器使用導(dǎo)則