大型發(fā)電機雷電過電壓的在線分析研究

苗子亮

摘 要：本文首先闡述雷電過電壓，接著對發(fā)電機的雷電過電壓進行闡述，然后對發(fā)電機的雷電過電壓分析，最后對現(xiàn)有的雷電過電壓測量方法進行研究。

關(guān)鍵詞：雷電；過電壓；發(fā)電機

中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）07-0134-01

1 前言

我國電力系統(tǒng)己步入發(fā)展大電網(wǎng)、高電壓與大機組的時代。大型發(fā)電站在電力系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位，它的安全運營對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著非常重要的意義。為了保證不間斷的供電以及高壓設(shè)備的正常運行，在電氣設(shè)備導(dǎo)電部分本身與大地之間，需要有足夠完善和可靠的絕緣。同時，電氣設(shè)備的絕緣若受到損壞，需更換或修復(fù)的時間往往很長，這將造成很大的影響。因此，大型發(fā)電機雷電過電壓的監(jiān)測與分析是非常重要和必要的。

2 雷電過電壓概述

雷電是一個非常壯觀的自然現(xiàn)象，由于其強大的破壞性，一直吸引著人們的注意力。云中的水汽電氣化和極性電荷的積累形成雷云，場強的帶電雷電云因為電荷的積累和增加，空氣擊穿電壓，放電雷電云地球，短時間內(nèi)，大電流，瞬時功率的特點。偉大的雷電流電氣設(shè)備上危險的過電壓的主要來源，雷電過電壓根據(jù)其原因可分為：直接雷擊過電壓，感應(yīng)雷電過電壓和雷電波入侵過電壓[1]。

3 發(fā)電機的雷電過電壓

發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的核心，是最重要的電氣設(shè)備在電廠發(fā)電機。發(fā)電機器的安全運行對電力系統(tǒng)的安全性，電源，甚至國民經(jīng)濟的發(fā)展一直是決定性的的地位。雷電問題近年來，事故發(fā)生，發(fā)生器一次雷電傷害，會引起區(qū)域停電事故，造成重大損失。與此同時，發(fā)電機的絕緣損壞，是否需要更換或修復(fù)通常長，它將產(chǎn)生重大影響。尤其是超高壓電網(wǎng)不斷發(fā)展的電網(wǎng)運行大型發(fā)電機的容量和覆蓋，大型發(fā)電機組更重要的影響。

對于發(fā)電機來說，直擊雷的可能性極小。一般大型發(fā)電機都是經(jīng)升壓變壓器與輸電線路連接供電的非直配發(fā)電機，主要的雷電過電壓是變壓器高壓側(cè)轉(zhuǎn)換到低壓側(cè)的感應(yīng)過電壓。當(dāng)線路遭受雷擊時，發(fā)電機將會受到變壓器高壓側(cè)轉(zhuǎn)換到低壓側(cè)的感應(yīng)過電壓的侵襲，這種過電壓包括靜電磁感應(yīng)、靜電電磁感應(yīng)和電磁感應(yīng)三種分量。靜電感應(yīng)分量是指變壓器高、低壓線圈之間的電容和低壓線圈對地電容（包括發(fā)電機對地電容）之間的耦合感應(yīng)過電壓。電磁感應(yīng)過電壓是由于高壓線圈側(cè)通過了雷電行波所造成的強迫電流，借助于變壓器高低壓線圈之間的電磁感應(yīng)而使低壓側(cè)（發(fā)電機側(cè)）產(chǎn)生的過電壓。鑒于電磁感應(yīng)過電壓包括了雷電行波的絕大部分能量，其幅值很大，如果不加以限制，就可能對發(fā)電機的絕緣造成危害。

為了防止雷電波侵入變壓器高壓線圈，從而損壞變壓器的絕緣，通常都在變壓器高壓側(cè)入口處裝設(shè)一組避雷器。在這種情況下，考慮到避雷器的動作，（不考慮入口電容Cr）?？紤]到避雷器安裝地點與變壓器高壓側(cè)入口端之間有一段距離，由連接線的電感和電容以及變壓器入口電容所構(gòu)成的回路可能發(fā)生振蕩，侵人高壓側(cè)線圈的實際過電壓將比避雷器的殘壓高。

4 發(fā)電機的雷電過電壓分析

發(fā)電機定子繞組最常見的故障是繞組接地故障，而對發(fā)電機破壞最大的故障是同分支匝間短路，異相分支短路和同相兩分支短路。而沖擊電壓，特別是上升時間短，數(shù)值大的雷電過電壓，又是造成這些故障最大的原因。在實際運行中，雷電過電壓會對大型發(fā)電機定子繞組形成沖擊，使發(fā)電機絕緣安全受到直接的威脅[2]。

由于雷電過電壓數(shù)值大，上升時間快，時間短，并伴隨著高頻振蕩的特點，為了實現(xiàn)雷電過電壓相對精確的測量，與傳統(tǒng)的分頻器和電磁變壓器是不切實際的。使用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)傳感器的光纖傳輸技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注和發(fā)展，尤其是在高壓的情況下，脈沖電壓。這主要是由于光學(xué)傳感器有許多優(yōu)點：高壓力和低壓力通過光纖隔離，具有非常高的絕緣水平；抗電磁干擾能力強，可用于強電磁干擾環(huán)境；可以是一個很寬的頻帶，數(shù)字測量結(jié)果容易，便于計算機處理，靈敏度高，傳感器通常小，成本也相對經(jīng)濟等等。可以使用線性電光效應(yīng)的傳感原理，應(yīng)用于高電壓和電磁場測量領(lǐng)域。

5 現(xiàn)有的雷電過電壓測量方法

5.1 傳統(tǒng)測量方法

很多方法測量雷電過電壓，方式有分壓電容電壓、電阻和電阻串聯(lián)，并聯(lián)部分壓力，系統(tǒng)壓力微積分，或改善電極間的距離，減少的方法效果的強度電場傳感頭。目前在電力系統(tǒng)主要用于電壓測量設(shè)備電磁式電壓互感器，雖然現(xiàn)在主要用于電力系統(tǒng)電壓測量裝置電磁電壓互感器，但由于其龐大的體積，飽和問題，瞬態(tài)特性等不足，用它來測量大型發(fā)電機出口端雷電過電壓不能保證其瞬態(tài)和準(zhǔn)確性。

5.2 光纖電壓傳感器

伴著光伏技術(shù)的發(fā)展，光纖電壓互感器因此而被發(fā)現(xiàn)，這個變壓器沒有鐵磁飽和，動態(tài)性能好，高精密測量；高、低電壓之間通過光纖連接，電氣絕緣強度高，體積小，重量輕，不充油，防爆。由于雷電過電壓有很大價值，快速上升的特征時間和振蕩的疊加，所以通常需要測量系統(tǒng)具有很好的響應(yīng)，所以雷電過電壓的測量光纖電壓互感器是更合適的選擇。

6 結(jié)語

隨著大型發(fā)電機的運行，對大型發(fā)電機雷電過電壓的在線分析和研究很有必要，本文對此進行研究，希望對大家有所幫助。

參考文獻

[1]馬月姣.大型發(fā)電機雷電過電壓的在線分析研究[D].四川大學(xué)，2004.

[2]楊琳.發(fā)電機過電壓及其對絕緣老化的影響分析[D].西南交通大學(xué)，2008.