JPT三相组合式过电压保护器技术介绍

一、 JPT的用途及特点

         三相三间隙四单元组合式过电压保护器，简称为JPT，是一种新型的组合式过电压保护装置。它广泛适用于电力、冶金、化工、煤炭、轻工、建筑等行业，可以用来保护电动机、电炉、电容器，开关、变压器和电缆等电器设备，它除可以限制大气过电压外，还能够限制常规避雷器所不能限制的操作过电压，特别是限制了相间过电压，使保护更加完善，是常规避雷器的理想换代产品。
JPT设计思想新颖，参数选取科学，极大地提高了被保护设备的安全水平，特别是自身的安全得到了可靠的保证，产品达到国内领先水平，一九九八年获国家专利。
1、 保护更加全面：
       它不仅设有相地保护，而且还设有相间的保护，特别是解决了相间操作过电压幅值过高对用电设备绝缘损坏的问题，这是传统的保护装置所不具备的。
2、 保护性能大幅度的提高：
       由于间隙元件和ZnO电阻阀片的配合，解决了荷电率及工频老化问题，避免了操作过电压对用电设备绝缘的累积损坏。JPT由于将相间和相地的工频电压分开计算，使之更加切合实际，充分发挥了所有保护元件的性能，同时使整个保护器的安全也得到了保障。本产品较同类产品使用范围更广、寿命更长。
3、结构简洁，性能稳定，安全可靠：
      由于JPT的接地保护单元采用无间隙结构方式，分布电容及寄生电容对工频电压的分布及间隙的放电性能基本没有影响，从而使产品的各项性能更加稳定，间隙的冲击系数为1，分散度也很容易被控制在要求的范围内，它基本没有截波危害，续流对间隙的损伤几乎为零， 保护器的安全得到了可靠的保障，使用寿命大为延长。
4、安装方便：
       JPT的生产工艺采用组合方式，体积小巧，结构简洁，实验和安装方便。不需要考虑分布电容和寄生电容等外界因素的影响，对安装位置和所用夹具等均无特殊要求，给现场安装工作带来极大的方便

二、JPT性能达到国内领先水平

        随着真空开关的广泛使用，操作过电压的危害已引起人们的高度重视。目前用来限制过电压保护装置仍然以避雷器为主，最常用的是无间隙金属氧化物避雷器（MOA）。无论是无间隙的还是有间隙的避雷器，对相地的绝缘保护作用比较勉强，对相间的绝缘保护根本没有作用。对此，早在1993年12月30日，原国家电力工业部安生司发布的第十七期《安全情况通报》中特别强调了这一点；同时一些论文和许多专家对此都作了很明确的阐述，这里不再敖述。另外，国内还有多种组合式的过电压保护装置，其中以三相四星型接法的四单元组合式保护器为主。该保护有四单元组合而成，以使相间和相地具有相同的保护水平。由于该保护器设计和工艺等方面的原因，并未能达到预期的效果，主要是保护性能不稳定，安全性较差，在使用过程中曾多次发生误动和爆炸事故，给电力系统的安全运行造成很大的危害。针对上述情况，我公司参考了国内外多种方案，经数次改进，终于设计出JPT系列保护器。JPT不仅设有相地保护，而且还设有相间保护，保护性能较MOA有较大幅度的提高，同时又能够真正确保自身的安全运行，产品已顺利通过了国家绝缘子避雷器质量监督检验中心全部项目的型式试验，完全满足DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的标准要求。该产品设计原理正确，参数选取科学、元件精良、工艺成熟、安装方便，能够有效的改善被保护设备的安全性能。使保护功能更加完善，做到了过电压与绝缘的良好配合，具有较高的运行可靠性。JPT不仅保留了同类产品所具有的优点，则时使产品的保护性能和自身安全性都有了很大的提高，达到了国内领先水平。

三、 JPT的设计原理简介

          JPT组合式过电压保护器主要由ZnO阀片和放电间隙等组成，众所周知,在ZnO阀片的应用中,采用串联放电间隙的目的只是为了截断工频电压,解决荷电率问题,从而提高了产品的性能。因此在没有工频电压的接地保护单元中,可以全部由ZnO阀片组成。如果接地单元串联放电间隙,由于间隙的影响,将会使产品的稳定性变的极差。因此在JPT的产品设计中，接地保护单元就没有设置串联放电间隙。它一方面简化了工艺， 使结构变得更加简洁;同时也能满足截断工频电压对ZnO阀片老化的要求;另一方面又避免了分布电容对间隙的影响，极大的提高了间隙的电气性能。我们来简单分析一下：在工频状态下，放电间隙实际上只有一个容量极小的电容，这时电路中只有微小的容性电流通过，没有阻性电流，也就是说A相、B相、C相电源电压是由J1、J2、J3三个间隙承担的，三个间隙的下端对地之间是由纯MOR组成，工频状态下具有相同的电位。具体地说，G点是零电位，M点以及J1、J2、J3三个间隙的下端和G点相同电势，也是零电位（即使中性点M对地形成较大的寄生电容，也会被RV4短路）。间隙两端的电位差完全由电网的实际工频状态来决定，不受其它外界因素的影响。这样一来，保护器优良的性能及稳定性就得到了保障，安全性也随之有了极大的提高，是试验数据更加准确可靠，现场安装也不受位置和所用夹具材料等影响。这时的电路结构相对地之间变成了一个纯碎单间隙的中联结构形式，不仅结构简单，也为制造一高性能的放电间隙提供了极大的方便    。      
         如果我们在接地保护单元D也串联一个放电间隙,情况又会如何呢?由于A、B、C三相的三个保护单元的参数是完全相等的，故三相工频电压经这三个保护单元后，加在M点上是零电位，也就是说工频电压仍由J1、J2、J3三个间隙承担，J4根本就没有承担工频电压。如果不用考虑外界因素的影响，系统处于绝对理想状态时，M点和G点应是等电位，其性能和JPT基本是一样的。但是这种理想状态根本就不存在。在实际安装使用中，ZnO阀片底部对地形成的较大寄生电容，由于间隙J4将G点和M点“隔离”开来，使之无论是工频放电还是冲击放电,其放电性能都极不稳定,不仅保护性能变差,而且自身安全也受到极大威胁，根本就得不到保证。
         作为一个优秀产品，必须要认真考虑它的各种使用状况。JPT的相间保护单元和相地保护单元所承受的工频电压，本来就是不相同的，如果只是人为地将它们等同对待，则保护和安全性能都很难达到理想效果。JPT在设计时，就是将相间、相地的工频电压分开来算、使之更加切合实际，从而使整个产品的保护性能得到较大的提高、使相地保护倍数降低了20%左右，相间保护倍数降低了50%左右，特别是保护器自身的安全得到了可靠的保障。

四、电机专用组合式过电压保护器

         电机专用组合式过电压保护器，是我公司研制开发的JPT组合式过电压保护器的系列之一，同时适用于高压电机，干式变压器、塑料电缆等绝缘薄弱的场所。该产品结构新颖,技术性能合理可靠。特别是利用先进的内置式电阻间隙元件(日本技术)和ZnO压敏电阻元件的互补配合,使各项电气参数达到或超过国际要求,同时保护器自身的安全也有了可靠的保障。真正做到过电压保护与电机绝缘的良好的配合,是高电机操作过电压的理想保护器.

1、 原理简介：
        由于旋转电机的绝缘非常微弱，特别是分、合闸操作时，易产生较严重的操作过电压,对电机绝缘的累计损伤使之事故不断。这早已引起广大用户和生产科研单位的高度重视。为此，目前市场上纷纷涌现出各种电机专用过电压保护装置（避雷器），其中以无间隙的MOA为主，辅以串联间隙的MOA三相组合式过电压保护器和阻容吸收器等。它们虽然在一定的程度上使过电压对电机绝缘的损坏有所减缓，但均未能从根本上解决过电压和电机绝缘的配合问题，电机绝缘损坏甚至保护装置自身爆炸事故仍时有发生。为此我公司采用高性能的元件材料和科学的设计段，成功的研制出HYD系列直配电机专三相组合式过电压保护器，这不仅具备了相对地和相间过电压保护功能，而且真正达到了过电压保护和电机绝缘的良好配合，同时保护器自身安全也得到了可靠的保证，各项性能指标均处于国内领先水平。 
         在HYD的设计中，选用了目前世界上比较先进的内置式电阻间隙。众所周知，在ZnO压敏元件的应用中，存在着工频电压老化和承受暂态过电压能力低的致命弱点，使之保护参数不能设计得太低，特别是在中性点非有效接地系统中，根本无法满足和电机绝缘的配合，否则保护装置自身的安全就得不到保障，不仅寿命大为缩短，甚至没有保护好电机，反而因自身的爆炸增加了事故率。因此，有的公司在设计时，采用了ZnO压敏电阻串联放电间隙的方案，让间隙来承担全部电频电压。放电间隙的使用虽然解决了ZnO阀片老化问题,可以使保护残压降低,但间隙必须要保证一定的工频放电电压值,才能使保护装置自身的安全得到保证。这样冲击放电电压必然会随之增加,结果是不仅截波电压增大,而且保护性能变差,其很难做到和电机绝缘的理想配合。而我公司产品采用电阻间隙串联ZnO阀片的结构,这样,工频电压就由电阻间隙和ZnO阀片来共同承担，间隙的工频放电电压由电阻间隙分担的实际工频电压来决定,原则上,我们可以通过调节电阻间隙的阻值来任意设定间隙的工频放电电压,而冲击放电电压不变。同时由于该电阻和间隙是并联关系,可以改善杂散电容对间隙的影响,使间隙放电性能更趋于理想。
本保护器仅在和电网连接的三个保护单元A、B、C中设置了电阻间隙，接地保护单元全部由ZnO阀片组成（见图二）。在这里电阻间隙只起改变稳态电压分布、降低荷电率的作用。如果接地保护单元D中也串联了电阻间隙，在三相电源健全时，对稳态电压的分布没什么影响，但保护动作特性变差；若发生了单相接地，就会使工频电压的分布效果变得不够理想。

2、主要特点：
（1）改善稳态电压分布，提高了承受暂态过电压的能力。
         由于电阻间隙的存在，ZnO阀片只承受导线对地一部分的稳态电压，大大降低ZnO电阻的荷电率，使工频放电电压提高，1.2/50冲击放电电压降低。
当暂态过电压（TOV）升高时，电阻间隙的阻值基本不变，而ZnO阀片阻的值却降低了，TOV基本上转移到间隙电阻上，这种不均匀地改变电压分布所产生的效果，使ZnO阀片承受TOV的能力提高了60%以上。
（2）工频续流小，放电稳定性高
           本保护器充分利用了ZnO阀片续流极小的突出优点，间隙动作后的续流只是毫安级，存在时间极短，避免了间隙因续流烧伤产生放电不稳定和使工频放电电压显著降低等缺陷,保证了间隙的放电稳定性。
（3）响应快、残压低、保护性能好
          由于电阻间隙元件的存在，少用了ZnO阀片片数，降低了ZnO阀片的保护电流残压。在稳态电压下极好的配合，通过电阻间隙与ZnO阀片科学搭配，显著降低了冲击放电电压和标称放电电流下的残压（陡坡响应等值是按ZnO阀片的残压函数为基准）使之过电压保护水平做到了与电机绝缘的良好配合。
（4）寿命长，安全性能高
          工频时，间隙电阻承担了大部分的稳态电压（60%以上），ZnO阀片的工频老化极弱，可以不用考虑。在冲击时，电阻间隙中的电阻由间隙放电短路，间隙中的电阻上基本没有冲击负荷，冲击后，间隙立即截断工频续流，使间隙没有续流烧伤，同时也充分利于ZnO阀片的热容量，间隙和ZnO阀片两者互为保护，使用寿命更长。