電氣一次設(shè)備過電壓保護措施討論

李曉泉

摘 要：過電壓主要是指超過電力系統(tǒng)正常承載幅度的電壓，幅度較小的電壓對電氣設(shè)備的危害程度也比較小，在后期的維護檢修下作中可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但是一日_電壓超過正常幅度形成大幅度的電壓就容易對電氣設(shè)備產(chǎn)生危害，甚至損毀電力設(shè)備引起大規(guī)模的斷電現(xiàn)象，因此，這種情況要引起我們的格外重視。

關(guān)鍵詞：電氣；一次設(shè)備；過電壓；保護措施

前言

由于電力系統(tǒng)對電壓有著一定的要求，無論是應(yīng)用在生活中還是工業(yè)生產(chǎn)中的電壓，一旦超過使用限度就會造成電氣設(shè)備的損壞，影響整個電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，甚至對人們的生活帶來難以彌補的損失，因此，本文通過對過電壓的危害進行分析，針對其設(shè)計原則對電氣一次設(shè)備電壓的保護措施提出幾點建議。

1、外過電壓和內(nèi)過電壓的危害分析

電氣設(shè)備長期日以繼夜的高負荷下作難免會出現(xiàn)各種問題，但是由于上述情況產(chǎn)生的過電壓是造成電力設(shè)備損壞的主要原因。因此，在對電力設(shè)備的進行保護時要考慮多重因素，電氣設(shè)備不僅要承受正常電壓還要能接受一定范圍內(nèi)的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)的正常運行，進而降低電氣設(shè)備的運行成本。

1. 1外過電壓的危害

過電壓可以分為兩類，一種是外過電壓，一種是內(nèi)過電壓，其中外部過電壓又被稱作雷擊過電壓，主要是由外部的雷云放電所引起的過電壓。對于外部過電壓的高低程度取決于雷云放電的大小，要想減小外部過電壓產(chǎn)生的影響，可以通過對電氣設(shè)備自身質(zhì)量的改善來防止過電壓帶來的損害。

1. 2內(nèi)過電壓的危害

內(nèi)過電壓主要分為三種電壓，下頻過電壓，操作過電壓和諧振過電壓。與外過電壓相比，內(nèi)過電壓則是由內(nèi)部系統(tǒng)故障引起的過電壓，在這幾種內(nèi)部過電壓中諧振過電壓是危害性極強的一種電壓，由于其具有巨大的破壞性會直接影響到中低壓電網(wǎng)的正常運行，以至于后期的修復(fù)下作開展十分困難。

2、過電壓產(chǎn)生的原因

2.1 電力外輸線路原因

遠距離高壓專用輸電線路是許多水電廠店里外輸線路的主要方式，這種輸電方式由于輸電路程遠，情況較為復(fù)雜，應(yīng)作為過電壓保護措施的重點對象。 在水電廠實際運行操作中，發(fā)電機容易產(chǎn)生勵磁現(xiàn)象，由物理學(xué)相關(guān)理論可知，勵磁現(xiàn)象會導(dǎo)致電磁的擾動，從而容易使電氣設(shè)備形成過電壓。 此外，由于各種因素（電容效應(yīng)、不對稱接地等），輸電線路的空長線在輸電的過程中也可能形成過電壓。

2.2 出線設(shè)備原因

風(fēng)雨雷電等極端自然現(xiàn)象是形成外部過電壓的主要因素，在實際工作中很大程度上，會影響水電廠的電網(wǎng)路線，尤其是出現(xiàn)雷電情況。 因為雷電是直接可以和輸電線路接觸的，這樣很可能引起電力系統(tǒng)發(fā)生跳閘現(xiàn)象， 從而嚴重的影響到輸電線路。

2.3 主變壓器原因

主變壓器側(cè)斷路器存在的開斷空載現(xiàn)象是水電廠經(jīng)常會出現(xiàn)的問題，在這種情況下，就會伴有斷流器切斷微弱電流的情況發(fā)生，根據(jù)物理學(xué)的相關(guān)原理與公式可知，當(dāng)磁場能量完全轉(zhuǎn)化為電能時， 繞組上的電容電壓會呈最大值， 通常情況下，過電壓與主變勵磁及繞組電壓成正比，也就是說，繞組和主變勵磁很大程度上影響著電壓值的高低， 因此主變壓器也是過電壓產(chǎn)生的原因之一。

2.4 發(fā)電機的中心點原因

水電廠都是將一個高電阻接變壓器上連接發(fā)電機的中性點，然后再將分別這兩個設(shè)備接地使用。 變壓器的變比值相對較高，可以阻止電氣設(shè)備發(fā)生過電壓過高的現(xiàn)象，這樣就可以將發(fā)電機中性點的絕緣壓力降低；與此同時，有的工廠會通過變壓器減少電壓值的變化幅度，來避免諧振過電壓的產(chǎn)生，然而這種措施很可能由于電氣設(shè)備存在絕緣地帶， 而對使用壽命帶來極大影響。

3、電氣一次設(shè)備過電壓保護設(shè)計所應(yīng)遵循的原則

無論是外部過電壓還是內(nèi)部過電壓都會對電氣設(shè)備造成一定程度的危害，嚴重影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運行，因此，在電氣一次設(shè)備過電壓保護設(shè)計的過程中應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：

首先，電氣一次設(shè)備在進行保護設(shè)計時要考慮多方面的因素，充分考慮外過電壓和內(nèi)過電壓的保護問題，使電氣設(shè)備的絕緣不僅能夠承受正常電壓值還要能承受一定范圍內(nèi)的過電壓，防止電氣設(shè)備的遭受損害，以保證電力系統(tǒng)的安全正常運轉(zhuǎn)。

其次，協(xié)調(diào)防過電壓設(shè)備與電壓水平之間的各項技術(shù)參數(shù)，使各項技術(shù)參數(shù)得到有效配合，例如防過電壓設(shè)備中的避雷器等裝置的保護水平要不高于電氣設(shè)備的過電壓水平，從而確保電壓設(shè)備的正常使用，同時延長電力設(shè)備的使用壽命。

最后，對于外送線路的下頻過電壓要給子一定的重視，由于下頻過電壓是由一定的電容效應(yīng)或者是電網(wǎng)運行的而變化而產(chǎn)生的，會直接影響出線避冒器的額定電壓同時也決定了維護電力系統(tǒng)正常運行的電氣設(shè)備的絕緣水平以及出線斷路器的電阻熱通量，針對這種情況，要通過科學(xué)的計算與分析來降低下頻過電壓帶來的危害。此外，在設(shè)計過程中，諧振過電壓也需要爭取處理各項參數(shù)的組合，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

4、保護措施

4. 1輸電線路過電壓保護

內(nèi)過電壓中的下頻過電壓是絕緣配合的基礎(chǔ)，下頻過電壓一旦出現(xiàn)異常攀升不僅會影響到操作過電壓，同時也會影響到電氣設(shè)備的絕緣強度和出線斷路器的絕緣電阻的熱容量導(dǎo)致電氣設(shè)備產(chǎn)生故障。因此在計算外送線路的下頻過電壓的時候要充分考慮到各種故障的影響，例如兩相接地故障、單向永久接地故障等，可以通過降低機組的運行電壓，設(shè)置遠眺對側(cè)開關(guān)，機組進相運行等方式對過電壓進行保護。

4. 2出線設(shè)備的過電壓防護

由于環(huán)境因素的影響，電氣設(shè)備暴露在外部環(huán)境下很容易受到雷擊的影響，造成跳閘或者斷電的現(xiàn)象，為了應(yīng)對這種情況的產(chǎn)生，可以采取拉長線空地架高的方式進行預(yù)防，另外為了降低雷擊對出線設(shè)備的危害可以在出線設(shè)備上安裝避雷針，有效防止內(nèi)部系統(tǒng)電壓過大導(dǎo)致的設(shè)備損壞情況，為電力設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)提供有效地保障。除此之外，還可以利用高電壓、高質(zhì)量的電氣設(shè)備來防止過電壓的危害，例如在電纜連接的戶外部分采用金屬保護套，利用氧化鋅的電阻進行接地設(shè)計，在戶內(nèi)終端部分直接與接地箱連接實現(xiàn)接地，從而能有效的保護電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

4. 3電壓保護

針對電壓的保護方面可以采用SSP系列變壓器當(dāng)做主變壓器，SSP系列的高壓繞組和低壓繞組的有效值都在安全范圍之內(nèi)，擁有良好的沖擊和絕緣水平。變壓器的結(jié)構(gòu)采用的都是特殊結(jié)構(gòu)，具有高磁導(dǎo)率，通過交叉換位而來的復(fù)雜糾結(jié)式電阻能夠保證電力設(shè)備的過電壓在額定電壓的兩倍以內(nèi)。主變高壓側(cè)采用的是中性點直接接地的方式，同時設(shè)置避雷針等保護裝置可以有效的避免主變低壓側(cè)設(shè)備遭受雷擊。這種保護方式不僅經(jīng)濟實惠還能保證電氣設(shè)備的安全與穩(wěn)定，可謂一舉兩得。

4. 4出口斷路器過電壓保護

斷路器是電力系統(tǒng)中常用的電力設(shè)備，需要對發(fā)電機兩端連接的電容器進行并聯(lián)來降低過電壓，同時還需要增加斷路器的滅弧能力保證開關(guān)。另外，還可以通過變壓器的測壓和設(shè)置保護裝置來確保大容量的高壓限流熔斷組合。通過利用保護裝置可以有效的保護電氣設(shè)備的絕緣性，降低過電壓給電氣設(shè)備帶來的損害。

5、結(jié)語

電氣一次設(shè)備能夠維護電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，為人們的生產(chǎn)生活中的電力供應(yīng)提供保障，因此，采取相應(yīng)的措施對電氣設(shè)備進行電壓保護已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，所以對電氣一次設(shè)備的保護只有從輸電線路、出線設(shè)備、電壓保護以及出口斷路器等方面進行綜合考慮才能保證電力系統(tǒng)安全運行，從而減少損耗增加經(jīng)濟效益和社會效益。

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