直流高压发生器使用保护的几个措施

直流高压发生器使用保护的几个措施
直流高压发生器在使用工程中常常出现这样那样的问题，工作人员有时不知所措，以下是上海日行电气有限公司技术人员在工作实践中得到的几点经验，与大家分享一下：
一、工作接地设计方面直流高压发生器的工作接地主要指主变压器中性点和站用变低压侧中性点的接地。1、对于主变压器，为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高的工���过电压的异常运行工况，根据《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中17.7、17.9条规定要求，110kV~220kV变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，主变中性点应加装间隙并联氧化锌避雷器进行保护。且当主变中性点绝缘的冲击耐受电压≤185kV时，还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器，间隙距离及避雷器参数配合要进行校核。2、直流高压发生器站用变通常选用△/yn，d11接线组别的变压器，为保证站用变低压出线漏电保护能正确动作，从而避免设备漏电对人身造成伤害，因此站用变低压系统的接地系统应结合站用变低压侧出线断路器漏电保护原理进行选择，由于目前站用变低压侧出线通常采用带四极漏电保护的断路器，即漏电保护动作电流取三相火线和中性线（零）线产生的不平衡电流，为此低压接地系统中性线和保护线应分开，故站用变低压接地只可采用TN-S、TT系统。
二、直流高压发生器开关元件
正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的时候，开关元件导通，将浪涌电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。开关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放电管（强效放电管）、半导体过压保护器（半导体放电管、固体放电管）三种类型。它们的优点是：①击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流；②击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的电流，压降很小；③脉冲通流容量（峰值电流）大：陶瓷气体放电管的8/20μs波峰值电流常用的有5kA、10kA、20kA等几种（当然还有更大的，达100kA以上），10/1000μs波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放电管的8/20μs波峰值电流现有500A、1kA、3kA三种；半导体过压保护器的10/1000μs波峰值电流在几十至上百A之间。④除了个别半导体过压保护器外，它们都具有双向对称特性。⑤陶瓷气体放电管和玻璃放电管的电容都很小，在3pF以下。⑥玻璃放电管和半导体过压保护器的响应速度都很快，在ns量级。⑦玻璃放电管的击穿电压可以做得很高，*高的达5kV。⑧半导体过压保护器的击穿电压可以做得很准确。
三。它们的缺点分别是：
陶瓷气体放电管：①由于气体电离需要一定的时间，所以响应速度较慢，反应时间一般为0.2～0.3μs（200～300ns）,*快也就是0.1μs（100ns）左右，在它未导通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。②击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为±20%。③击穿电压只有几个特定值。玻璃放电管和半导体过压保护器：①通流容量较陶瓷气体放电管小得多。②击穿电压尚未形成系列值。③玻璃放电管击穿电压分散性较大，为±20%。④半导体过压保护器电容较大，有几十至几百pF。
限压元件类
四、有压敏电阻、
TVS管（瞬态电压抑制二极管）等。它们象稳压二极管那样具有限压特性。当外加电压小于其导通电压时，它具有很大的内阻，漏电流很小；当外加电压大于其导通电压时，其内阻急剧减小，可以流过很大的电流，而其两端的电压却只有少量的上升。它们的导通电压都有从低压到高压的系列值，便于在各种不同电压的电路中使用。另外，两者的电容都较大（TVS管也有低电容产品），不适于在高频电路中使用。
压敏电阻与TVS管的区别在于：压敏电阻能承受更大的浪涌电流，直流高压发生器而且其体积越大所能承受的浪涌电流越大，*大可达几十kA到上百kA；但压敏电阻的漏电流较大，非线性特性较差（动态电阻较大），大电流时限制电压较高，且所能耐受的冲击电流的大小随冲击次数的增加而减小（降额特性），较易老化。TVS管的非线性特性和稳压管完全一样，动态电阻较小，限制电压较低，且不易老化，使用寿命长，但通流能力较小（10/1000μs波峰值电流在几A至几百A之间）。再有就是反应速度不同，TVS管的反应速度极快，为ps级，而压敏电阻反应速度稍慢，为ns级。
五、防过流和过热保护元件类
防过流元件有自恢复保险丝、电流保险丝、电阻，防过热保护和过热检测元件有温度保险管和温度保险丝。自恢复保险丝是一种正温度系数热敏电阻，当流过它的电流小于其保持电流时（温度较低），它的阻值很小；当流过它的电流超过其触发电流时（温度升高），它的阻值急剧增大，从而阻断雷电流的继续侵入或者电路的续流，温度降低后能自行恢复。但由于热惰性，其反应速度很慢，一般为秒级（流过的电流越大或温度越高，反应越快）。自恢复保险丝可以用于代替电流保险丝，免除经常更换的麻烦。温度保险管和温度保险丝是一种温度开关元件，正常工作时是短路的，当温度高于其断开温度时开关断开（不可恢复），常用于过热保护和过热检测。  
六、 保护接地方面
保护接地按被保护对象性质可分为一次设备保护接地和二次设备保护接地。一次设备保护接地指变压器、高压配电装置金属外壳及高压电力电缆外皮进行接地; 二次设备保护接地指互感器二次绕组、低压配电、保护、控制屏（柜、箱）、二次端子箱及低压配电箱外壳等进行接地。这里应注意的问题: 1、为保证一次设备保护接地的可靠性，对变压器及高压配电装置金属部分均采用双接地引下与不同的主网接地点进行连接，对可移动的配电装置高压配电柜门采用25mm2多股软铜线进行接地。若电抗器置于户内楼面布置时，为避免沿楼面钢筋形成电磁环流，对影响范围内的楼面钢筋间搭接点应用橡皮隔开。2、二次设备保护接地除二次装置金属外壳需可靠接地外，为避免由于连接在接地网不同接地点间出现的电位差造成保护的误动作故障发生，所有互感器的二次回路只能采用一点接地:（1）对于电流互感器的二次回路一般在配电装置附近经端子排接地，但对于有几组电流互感器连接在一起的保护装置（如母差保护），则应在保护屏上经端子排接地; （2）电压互感器的二次回路，则利用控制室的零相小母线的一点接入地网。同理，控制保护屏上的保护接地也应先全部连接后再经一点接入主接地网。
七、直流高压发生器件的一般使用方法及使用注意事项
直流高压发生器件的一般使用方法
1.开关元件主要应用于共模保护，也常在无源电路中作差模保护。
2.限压元件主要应用于差模保护，也常用在共模电路中和开关元件串联，防止开关元件导通后使线路与地发生短路；或者作为开关元件的限流元件以阻断续流，使开关元件复位。
八、使用直流高压发生器注意事项
1.开关元件不能单独跨接在有源电路中作差模保护，为避免电源短路，必须串接限压元件。
2.流过直流高压发生器件的浪涌电流必须小于其脉冲峰值电流。压敏电阻应按其降额特性选择。
3.用作差模保护的直流高压发生器件，其*小击穿电压必须大于线路的*高工作电压。
4.用作差模保护的直流高压发生器件，其限制电压必须小于被保护设备所能承受的*高**电压。 
 信号直流高压发生器电路设计
常用的信号传输系统有双线传输线、普通多芯电缆、双绞线多芯电缆、同轴电缆等。在信号直流高压发生器中，可以归纳为双线不接地的传输电路和有接地线的双线或多线传输电路两种。
注意：这里的“地”是指“信号地”，而不是指大地（保护地PE）。而根据可能遭遇的雷击浪涌电流大小不同，可以采用两级信号直流高压发生器或单级信号直流高压发生器进行保护
直流高压发生器在使用过程中遇到的问题很多，以上是我公司技术人员的经验，不足之处在所难免，欢迎指教和交流。
九、直流高压发生器电路设计概要 
 直流高压发生器电路设计要达到两个目的：一是要将线路中感应的雷击浪涌电流泄放到大地，二是要使被保护设备端的浪涌电压限制在允许的**电压以下。
电源直流高压发生器电路设计
首先重点介绍了单相交流电源直流高压发生器的两种*常用的电路：复合对称电路和“1+1”电路。叙述了电路工作原理、元器件选择原则、电路的失效保护方法与故障告警。
 然后介绍了三相交流电源直流高压发生器和直流电源直流高压发生器的典型电路与元器件选型原则。
 *后在指出并联式直流高压发生器存在的缺点的基础上，提出了串联式（二端口）直流高压发生器的概念，分析了串联式（二端口）直流高压发生器降低限制电压的原理，并对串联式（二端口）直流高压发生器设计中的相关技术问题做了说明。件的性能特点