電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓的防護技術要點

常嘉祺

電力行業(yè)對國民經(jīng)濟建設發(fā)展具有重大輔助作用，該體系穩(wěn)定運行是保證各行業(yè)正常發(fā)展的基礎。電力系統(tǒng)的運行中，過電壓狀況多發(fā)，相關影響因素較為復雜，增大了事故發(fā)生幾率，對設備的危害、電力行業(yè)的正常運行均具有重大威脅。本文對過電壓類型、影響要素及相關防護措施進行了分析，旨在提高電力行業(yè)的穩(wěn)定性、科學性與合理性。

電力設備管理中，內(nèi)部過電壓是無外界因素影響所導致的過電壓現(xiàn)象。其主要起因分析如下：設備長期連續(xù)作業(yè)，存在老化狀況，導致絕緣性能發(fā)生變化另一方面，設備運行中，短期電壓過高，超過上限值，引起過電壓的危害，導致設備發(fā)生短路狀況。過電壓對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行具有重大危害，需要根據(jù)設備內(nèi)部過電壓原因進行儲能元件的分析，一般能量不可明顯變化，運行中對應元件的狀態(tài)也需要循序漸進變化，其周邊磁場、電場隨之發(fā)生對應轉(zhuǎn)換、震蕩，引起過電壓現(xiàn)象。為了避免過電壓的危害，需要加強儲能元器件的合理控制，避免震蕩狀況引起內(nèi)部的過電壓問題。

過電壓類型

接地故障產(chǎn)生過電壓。單相接地故障較為頻發(fā)，對系統(tǒng)危害度不容忽視，系統(tǒng)電壓過高會增加該故障發(fā)生的幾率。該故障狀況下，相電壓增加，雖然增加后對應電壓未達到上限值，但是避雷設施已經(jīng)無法發(fā)揮應有功能，防護體系性能減弱。操作中，單相接地狀況下，一般會根據(jù)過電壓比例對避雷器進行滅弧電壓處理，此日寸正常的相電壓較工作電壓會高出10%，對應電網(wǎng)滅弧電壓需要參考這一數(shù)值，以便為0.8倍的相電壓。另一方面。當超高壓電網(wǎng)發(fā)生問題時，應立即切斷回路，這時要避免電網(wǎng)中仍有電流經(jīng)過，同時借助重合閘處理，保證故障的有效解除，借助其他補救措施實現(xiàn)操作控制。

負載突變過電壓。電力系統(tǒng)運行中。受影響因素、臨時故障的影響，會發(fā)生過電壓現(xiàn)象，需要進行停止供電處理，避免電壓持續(xù)升高帶來的危害。需要注意下述問題：發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)中，需要對運行工況、磁鏈狀況進行研究，保證輸出功率、電動勢的合理性，避免電壓升高引起的危害；發(fā)動機運行中，制動系統(tǒng)、調(diào)速器固有慣性一般保持一致，轉(zhuǎn)速一定，甩負荷狀況下，轉(zhuǎn)速增加過大，會引起頻率增大；輸電線路過長狀況下，末端電容效應引起電壓增加，出現(xiàn)過電壓狀況的幾率增大[范秀麗.電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓及防護措施分析[J1]科技創(chuàng)新與應用，2013年.]（范秀麗，2013）。根據(jù)上述狀況產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象，需要加強操作處理中并聯(lián)電抗器、空載線路的應用，降低輸電線路過長產(chǎn)生的電容狀況，電機側(cè)需要進行消勵磁操作的實現(xiàn)。

諧振過電壓。電力系統(tǒng)產(chǎn)生諧振的原因是電感、電容等部件在回路工作時。受同一頻率影響產(chǎn)生共振。一般分為線性、非線性諧振。諧振電壓危害大，但是其產(chǎn)生條件較為苛刻，在非全相操作時電力系統(tǒng)才回產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障且其正序、零序阻抗?jié)M足時才會發(fā)生線性諧振。而非線性諧振是由系統(tǒng)中變壓器或互感器等鐵磁元件引發(fā)的，且隨著外部電壓的變化而改變，若回路中存在電纜、串聯(lián)補償電容器等元件且滿足wL>1/wC時才會導致電壓升高從而發(fā)生鐵磁諧振，且鐵磁諧振后會發(fā)生電流反向，容易引發(fā)電機反轉(zhuǎn)的事故[萬千云，粱惠盈，齊立新，等.電力系統(tǒng)運行使用技術問答[M].北京：中國電力出版社，2004年.]（萬千云，梁惠盈，齊立新，2004）。

諧振過電壓現(xiàn)象需要考慮回路特性。該狀況過電壓對系統(tǒng)的危害度一般不高，若持續(xù)時間過長，則應改變電阻、電抗或者借助消諧器實現(xiàn)目的，一般操作較為簡單，效果良好。

電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓防護

間歇性電弧過電壓。通常，當中性點不接地時，較容易出現(xiàn)這類過電壓現(xiàn)象，中性點不接地原因在于該系統(tǒng)在單相接地狀況下也可繼續(xù)工作一段時間，一般為兩小時，電弧可以發(fā)送充入狀況，導致線路負荷發(fā)生改變，中性點電壓增加引起過電壓現(xiàn)象。該狀況一般浮動不大，電壓上限為額定數(shù)值的3.5倍左右。但是受其持續(xù)時間過長、范圍過大的影響，弱絕緣現(xiàn)象的危害不容忽視[韓夢夢，吳文輝，黃戡，萬麗琴.特高壓輸電線路工頻過電壓抑制的研究[J].大功率變流技術.2014年.]（韓夢夢，吳文輝，黃戡，萬麗琴，2012）。所以對弱絕緣設備也會產(chǎn)生一定程度的影響，要盡量采取有效措施避免這類影響的產(chǎn)生。在中性點處可以選用去電弧線圈，使電感電流補償電容電流，避免重燃現(xiàn)象的發(fā)生，減少過電概率。

電感性電流電壓的影響。系統(tǒng)中的空載電動機及變壓器即為小電感性負荷，受斷路器設計條件影響，切斷小電流將會引起振蕩現(xiàn)象的發(fā)生，該狀況下，對地雜散電容數(shù)值小，容易產(chǎn)生過電壓問題，這時我們可以利用避雷器，通常情況下此時的電流值較小，利用避雷器能夠?qū)^電壓進行有效的防護，避免危險事故的發(fā)生。

開斷電容性過電壓。電容設備的容性電流，發(fā)生位置為電纜和空載線路中，原因在于斷路操作中會發(fā)生明顯的重燃狀況，進而導致較為明顯的系統(tǒng)振蕩，極易引起過電壓現(xiàn)象。為了避免該狀況的過電壓，需要進行斷口電壓上升幅度的有效控制，在斷路設備的端口位置設置并聯(lián)電阻，能夠極大解決過電壓問題的發(fā)生。

合空載長線過電壓。電力體系運行中，空載線路的操作較為常見，在超高壓系統(tǒng)中，重合閘操作容易產(chǎn)生過電壓，危害度極大，同時該現(xiàn)象是電網(wǎng)絕緣能力考核的重要指標。重合閘處理中，線路存在殘壓將會引起電壓相互疊加，繼而引起振蕩加速現(xiàn)象，過電壓可能會達到額定數(shù)值的三倍。其處理措施分析如下：借助帶合閘電阻的斷路器進行處理控制，降低線路殘余電壓的負面影響；借助專門設備對斷路器兩端最低狀況進行檢測判斷，進而選取合適的合閘操作方法；用磁吹型的金屬氧化物避雷器作為專門的后備保護。

經(jīng)濟快速發(fā)展，電能需求量與日俱增，為了保證電力系統(tǒng)滿足當代社會的發(fā)展需求，需要充分避免過電壓狀況的發(fā)生，避免電氣設備故障引起的經(jīng)濟損失。電氣設備故障還會導致重大安全事故，危害度極高。電力體系中，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的操作電壓存在一定差異，為此，根據(jù)電壓等級進行有效分析，區(qū)別對應處理方法，可充分避免過電壓現(xiàn)象的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性的運行機制。借助現(xiàn)代化管理模式優(yōu)化調(diào)整防護能力，并加強業(yè)內(nèi)過電壓類型、防護方法的有效分析具有重大意義。

（作者單位：內(nèi)蒙古烏蘭察布電業(yè)局）endprint