電氣一次設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)問(wèn)題探討

劉錦忠

國(guó)網(wǎng)江西豐城市供電有限責(zé)任公司，江西豐城 331100

電氣一次設(shè)備的過(guò)電壓，就是指在一些特殊的情況下，電氣一次設(shè)備的電壓值出現(xiàn)了異常的攀升，超出銘牌規(guī)定的最高電壓的現(xiàn)象。通常來(lái)說(shuō)，電氣一次設(shè)備的過(guò)電壓屬于電磁擾動(dòng)的范疇。為了防止過(guò)電壓現(xiàn)象對(duì)電力系統(tǒng)的危害，在對(duì)電氣一次設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求所有電氣設(shè)備的絕緣不僅能夠承受正常范圍的工作電壓，而且對(duì)于一定范圍內(nèi)的過(guò)電壓也應(yīng)當(dāng)有一定的承受能力。這樣才能保證電氣一次設(shè)備不受損害，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

1 外過(guò)電壓和內(nèi)過(guò)電壓的危害

1.1 外過(guò)電壓和內(nèi)過(guò)電壓

根據(jù)過(guò)電壓成因的不同，可以將過(guò)電壓分為外過(guò)電壓和內(nèi)過(guò)電壓兩類(lèi)。其中，外過(guò)電壓主要是由于雷擊引起的，所以又被稱(chēng)為雷擊過(guò)電壓。根據(jù)雷擊形式的不同，雷擊過(guò)電壓也可以分為不同的類(lèi)型，比如直擊雷過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓以及雷電波過(guò)電壓等等。直擊雷過(guò)電壓是指雷電直接擊中電氣一次設(shè)備，擊穿絕緣層，通常其危害性比較大。而感應(yīng)雷過(guò)電壓是指雷電沒(méi)有直接擊中電氣設(shè)備，而是擊中了電氣設(shè)備附近地面或者樹(shù)木等，在放電的過(guò)程中引起了周邊電磁場(chǎng)的變化，也能對(duì)電氣設(shè)備形成危害。

內(nèi)過(guò)電壓是指由電力系統(tǒng)自身的故障而引起的過(guò)電壓，根據(jù)具體情況可以分為暫態(tài)過(guò)電壓、操作過(guò)電壓以及諧振過(guò)電壓等幾種類(lèi)型。其中，由斷路器故障導(dǎo)致的過(guò)電壓叫暫態(tài)過(guò)電壓，比較普遍的有空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)、不對(duì)稱(chēng)短路接地以及甩負(fù)荷過(guò)電壓等。對(duì)斷路器的操作不當(dāng)或者發(fā)生短路故障能夠引起操作過(guò)電壓，又可以進(jìn)一步分為切除空載線路過(guò)電壓、空載線路重合閘過(guò)電壓、孤光接地過(guò)電壓以及切斷空載變壓器過(guò)電壓[1]。

1.2 過(guò)電壓的危害

無(wú)論是哪一種形式的過(guò)電壓，都能夠引起電器一次設(shè)備的極大損害，嚴(yán)重的甚至危及到整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，影響到供電的安全性能和供電質(zhì)量。內(nèi)過(guò)電壓會(huì)帶來(lái)電氣設(shè)備的故障，導(dǎo)致電器設(shè)備不能有效地發(fā)揮其功能，需要進(jìn)行更換才能保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)用，這就使電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益受到了一定程度的影響。而且嚴(yán)重的內(nèi)過(guò)電壓還可能導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)斷電，影響到了用電客戶(hù)的正常生產(chǎn)和生活，造成不可估量的損失。為了進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)，對(duì)電器一次設(shè)備的絕緣度提出了很高的要求，又會(huì)增加電力企業(yè)對(duì)于電網(wǎng)建設(shè)的投資?？偠灾?，由過(guò)電壓所造成的危害是多方面的，同時(shí)也是十分嚴(yán)重的，因此，必須高度重視電力設(shè)備的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，在進(jìn)行電氣一次設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)，力求通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)降低過(guò)電壓所造成的危害程度。

2 電氣一次設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)所應(yīng)遵循的原則

在進(jìn)行電氣一次設(shè)備的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)下面幾項(xiàng)原則來(lái)進(jìn)行：1）電氣一次設(shè)備的過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)不僅要考慮外過(guò)電壓的保護(hù)問(wèn)題，更應(yīng)當(dāng)考慮內(nèi)過(guò)電壓的保護(hù)問(wèn)題。在電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，電氣設(shè)備需要承受在一定范圍內(nèi)的常態(tài)過(guò)電壓，因此為了保護(hù)電器網(wǎng)設(shè)備在常態(tài)過(guò)電壓中不受到損害，應(yīng)當(dāng)更加注重這方面的設(shè)計(jì)；2）因?yàn)楣ゎl過(guò)電壓不僅影響著操作過(guò)電壓的水平，而且還對(duì)出線避冒器的額定電壓有著直接的影響，從而決定著電器設(shè)備的絕緣水平以及出線斷路器的電阻熱通量，因此，對(duì)于外送線路工頻過(guò)電壓的水平需要通過(guò)準(zhǔn)確的計(jì)算進(jìn)行科學(xué)的分析；3）在電氣一次設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要妥善解決各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的矛盾，使得電氣一次設(shè)備的過(guò)電壓水平不低于避雷針等裝置的保護(hù)水平；4）在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止諧振過(guò)電壓的出現(xiàn)，需要正確的處理參數(shù)的組合[2]。

3 電氣一次設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 輸電線路過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

在計(jì)算輸電線路工頻過(guò)電壓的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到在常態(tài)下由兩相接地故障、單相永久接地故障等對(duì)于線路可能產(chǎn)生的作用?？梢酝ㄟ^(guò)降低機(jī)組的運(yùn)行電壓、設(shè)置遠(yuǎn)跳對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)、機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行等方式進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。

3.2 出線設(shè)備的過(guò)電壓防護(hù)設(shè)計(jì)

為了降低電氣設(shè)備遭遇雷擊的可能性，避免電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)跳閘的情況，應(yīng)當(dāng)采取架空地線的設(shè)計(jì)方案，在出線設(shè)備上裝置避雷針等保護(hù)裝置。同時(shí)，在電纜的連接方面，戶(hù)外終端可以通過(guò)金屬保護(hù)套，經(jīng)由氧化鋅電阻進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，而戶(hù)內(nèi)終端更為簡(jiǎn)單，可以直接利用接地連接箱實(shí)現(xiàn)接地。

3.3 電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

使用SSP 系列變壓器作為主變壓器。SSP 系列變壓器的高壓繞組雷電沖擊的絕緣水平為1550kV，低壓繞組雷電沖擊的絕緣水平為125kV，高壓操作繞組沖擊的絕緣水平為1175kV。同時(shí)，主變壓器的高壓側(cè)中性點(diǎn)進(jìn)行直接接地的設(shè)計(jì)，為了避免低壓側(cè)遭受雷擊的現(xiàn)象，還應(yīng)當(dāng)設(shè)置避雷針等保護(hù)裝置。這種設(shè)計(jì)方案的性?xún)r(jià)比比較高，不僅能夠滿(mǎn)足電氣設(shè)備的安全性要求，還經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，能夠有效地控制工程造價(jià)[3]。

3.4 出口斷路器過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)

為了避免斷路器出現(xiàn)操作過(guò)電壓，增強(qiáng)斷路器的滅弧能力，在發(fā)電機(jī)兩端需要以并聯(lián)的方式連接電容器。此外，為了保護(hù)變壓器高壓側(cè)不受過(guò)電壓損害，需要設(shè)置大容量高壓限流熔斷組合保護(hù)裝置。這樣能夠很好地保護(hù)電氣設(shè)備的絕緣性，有效的增強(qiáng)斷路器的滅弧能力。

4 電氣一次過(guò)電壓保護(hù)的注意事項(xiàng)

在進(jìn)行備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1）電氣一次設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)需要兼顧內(nèi)過(guò)電壓保護(hù)和外過(guò)電壓保護(hù)兩方面的問(wèn)題，尤其是內(nèi)部過(guò)電壓。由于電氣設(shè)備中常態(tài)的過(guò)電壓是普遍存在的，所以應(yīng)當(dāng)采取一定的手段抵消穩(wěn)態(tài)過(guò)電壓的影響；2）注意電氣過(guò)電壓水平與避雷器等防過(guò)電壓設(shè)備在承受過(guò)電壓技術(shù)參數(shù)的配合，要求電氣過(guò)電壓水平高于避雷器等防過(guò)電壓保護(hù)水平；3）對(duì)于高壓長(zhǎng)距離線路，采用并聯(lián)容量適當(dāng)?shù)牟⒙?lián)電抗器加中性點(diǎn)小電抗器的方式，能夠把內(nèi)過(guò)電壓控制在較低的水平，再輔以斷路器加并聯(lián)電阻和氧化鋅避雷器，能夠有效的保證超高壓線路的安全性。

5 結(jié)論

綜上所述，電氣一次設(shè)備是電網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，為了防止電氣一次設(shè)備過(guò)電壓所帶來(lái)的危害，必須對(duì)電氣一次設(shè)備進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮外過(guò)電壓和內(nèi)過(guò)電壓的保護(hù)，從輸電線路、出線設(shè)備、出口斷路器、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)等多個(gè)方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，為電力系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供可靠的保障。

[1]品出拉木.電氣一次過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)分析[J].水利電力技術(shù)，2012，10（29）：327-328.

[2]何國(guó)彬.電氣一次過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)分析[J].中國(guó)機(jī)電工程，2011，07（15）：154-155.

[3]朱韜析，歐開(kāi)健，朱青山，王超.直流輸電系統(tǒng)接地極過(guò)電壓保護(hù)缺陷分析及改進(jìn)措施[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2008，04(7)：185-186.