電力系統(tǒng)的過電壓防護(hù)技術(shù)

摘要：過電壓是影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的電磁擾動(dòng)現(xiàn)象，電力系統(tǒng)的電路元件包括架空輸電線路、變壓器、電纜線路、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的繞組以及母線。一旦線路系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)誤操作或運(yùn)行故障、遭受雷擊等情況，就會(huì)產(chǎn)生電磁暫態(tài)的現(xiàn)象，進(jìn)而出現(xiàn)過電壓，過電壓對(duì)電力系統(tǒng)的危害極大?；诖?，本文探討了過電壓以及電力系統(tǒng)過電壓防護(hù)的重要性，并分析了電力系統(tǒng)的過電壓防護(hù)技術(shù)，僅供相關(guān)部門進(jìn)行參考借鑒。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；過電壓；防護(hù)技術(shù)

引言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的增強(qiáng)，社會(huì)大眾和各行各業(yè)對(duì)電力資源的使用和需求不斷提升，電力資源在人們?nèi)粘Ｉ?、工作和學(xué)習(xí)中發(fā)揮著十分重要的作用。電力供電系統(tǒng)能否正常運(yùn)行直接與我國國計(jì)民生息息相關(guān)，安全運(yùn)轉(zhuǎn)也是電力部門強(qiáng)調(diào)的重要課題。如何確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行是電力部門最為關(guān)心的課題。因此，電力部門的工作人員應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)過電壓防護(hù)技術(shù)、電氣設(shè)備檢測檢修等工作進(jìn)行熟練掌握。

1、過電壓概念

通常情況下，過電壓是一種出現(xiàn)在交流電裝置上的電壓，過電壓會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成不同程度的損害，是峰值比正常運(yùn)行下的最大穩(wěn)定電壓還要大的電壓，因突發(fā)性較強(qiáng)，對(duì)電力設(shè)備的危害較大。根據(jù)其產(chǎn)生原因不同，可以將過電壓劃分為外過電壓和內(nèi)過電壓兩種類型。前者是因雷電引起的過電壓，自然中大氣雷云對(duì)大地放電的過程中，使得電氣設(shè)備過電，進(jìn)而出現(xiàn)過電壓，包括直擊雷和感應(yīng)雷兩種。直擊雷產(chǎn)生的過電電壓值較大，對(duì)電力設(shè)備的危害也極為嚴(yán)重，部分直擊雷過電壓會(huì)將電力設(shè)施的絕緣防護(hù)裝置損壞，進(jìn)而出現(xiàn)電力設(shè)備故障。

內(nèi)過電壓則是出現(xiàn)在電力系統(tǒng)內(nèi)部的過電壓，大都是電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式發(fā)生變化引起的，主要有暫態(tài)過電壓、操作過電壓和諧振過電壓。其中暫態(tài)過電壓是因操作斷路器或斷路器出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的過電壓，其產(chǎn)生原因是空載長線的電容效應(yīng)或甩負(fù)荷過電壓等；操作過電壓則是對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行的短路或斷路操作而產(chǎn)生的過電壓，該類型過電壓的持續(xù)時(shí)間不長，且衰減時(shí)間極快，借助于性能較高的避雷器可對(duì)操作過電壓的電壓水平進(jìn)行限制；諧振過電壓是在操作電容元件或電感元件或這些元件出現(xiàn)故障而產(chǎn)生的震蕩回路，諧振過電壓會(huì)損害電力系統(tǒng)內(nèi)的元部件，輕則會(huì)熔斷熔斷器，重則會(huì)導(dǎo)致避雷器出現(xiàn)爆炸事故。由于過電壓的出現(xiàn)會(huì)縮短電力系統(tǒng)的使用壽命，甚至是出現(xiàn)故障問題，進(jìn)而產(chǎn)生大范圍的用電困難，應(yīng)將電力系統(tǒng)的過電壓防護(hù)工作做好。

2、電力系統(tǒng)過電壓防護(hù)的重要性

通常情況下，電力系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓的關(guān)鍵因素是過電壓故障、系統(tǒng)故障或雷電災(zāi)害等。作為重要的電力樞紐，變電站是多條輸電線路互相交匯的交點(diǎn)，其重要性不言而喻，但是在該過程中，遭受雷擊的概率也隨之增強(qiáng)，高達(dá)58%以上，一旦雷電擊中電力系統(tǒng)，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的雷電災(zāi)害事故，進(jìn)而導(dǎo)致大面積的停電。因此，預(yù)防和避免雷電災(zāi)害等事故的出現(xiàn)，對(duì)于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行十分重要。在設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)指出，就應(yīng)該考慮到雷電災(zāi)害造成的危害和雷電災(zāi)害等事故引發(fā)的過電壓防護(hù)等問題，并且對(duì)其進(jìn)行深入研究和探討。對(duì)于電力系統(tǒng)工程來說，由于雷電災(zāi)害等事故產(chǎn)生的極端過電壓，在破壞電力系統(tǒng)的同時(shí)，還會(huì)造成大范圍停電和輸電線路受損的情況。另外，結(jié)合電力系統(tǒng)雷電災(zāi)害事故，若電流在瞬間積聚會(huì)導(dǎo)致輸送電流的負(fù)荷大幅度增強(qiáng)，進(jìn)而損壞電力相關(guān)設(shè)備，甚至是引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。因此，做好電力系統(tǒng)的過電壓防護(hù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3、電力系統(tǒng)過電壓防護(hù)技術(shù)

3.1雷擊過電壓防護(hù)技術(shù)

對(duì)于電力系統(tǒng)雷擊過電壓的防護(hù)技術(shù)，主要從以下幾方面著手：①對(duì)于外電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的電源架空線路，電壓等級(jí)幾乎超過了100kv，為了防止線路遭受直擊雷的危害，應(yīng)對(duì)其單獨(dú)設(shè)置避雷線。在設(shè)計(jì)廠區(qū)線路的過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范獨(dú)立設(shè)置多支避雷針；若配電裝置的電壓超過110kv，也應(yīng)該設(shè)置獨(dú)立的多支避雷針，在安裝避雷針時(shí)需嚴(yán)格按照規(guī)范要求。②對(duì)于外源架空線路，應(yīng)將避雷針安裝在進(jìn)線開關(guān)前，以抑制過電壓對(duì)外線路的危害，這也是預(yù)防電力系統(tǒng)過電壓的關(guān)鍵。③因大部分的變壓器都在室外安裝，高壓側(cè)以架空線為主，此時(shí)需將避雷針安裝在高壓側(cè)，在變壓器中性點(diǎn)上安裝間隙放電保護(hù)裝置。④在條件許可的條件下，可對(duì)6/10kv裝置變電所的配空線路與變壓器進(jìn)行串接，隔離開電網(wǎng)和架空線路，應(yīng)始終確保變電所配空線路回路上安裝的避雷器規(guī)格同規(guī)范要求相符。

3.2內(nèi)部過電壓防護(hù)技術(shù)

為了將電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓防護(hù)工作做好，應(yīng)從以下幾方面出發(fā)：①在選擇6-10-35kv系統(tǒng)中性接地點(diǎn)方式上，為了有效抑制過電壓，在接地過程中應(yīng)保證電阻值達(dá)到最小或者中電阻。若發(fā)電機(jī)處于事故解列的狀態(tài)，禁止開展內(nèi)部過電壓防護(hù)。②為了做好內(nèi)部過電壓防護(hù)，應(yīng)保證斷路器三相同期性能。③應(yīng)始終確保電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和變壓器三相繞相的直流電阻不平衡率不超過規(guī)定數(shù)值。④對(duì)于規(guī)格為35kv的開關(guān)柜，應(yīng)盡量選用氣體絕緣組合電器的GIS，其相關(guān)的設(shè)備最高工作電壓分布在40.5kv左右。

3.3加裝電壓保護(hù)器

為了確保電力系統(tǒng)持續(xù)、安全運(yùn)行，應(yīng)將電壓保護(hù)器加裝到電力線路中。對(duì)于新型的電壓保護(hù)器來說，可以直接安裝在電纜分支箱等終端，通過安裝電壓保護(hù)器，可以有效保護(hù)高壓引線電纜，還能取代接地保護(hù)箱。將大容量保護(hù)器應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)三芯通電，可起到保護(hù)電纜護(hù)層的目的。對(duì)于單芯電纜的電壓保護(hù)器，在遇到電流后，部分磁力線會(huì)與金屬護(hù)套交鏈，此時(shí)在護(hù)套中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。隨著通過導(dǎo)線的電流和電纜長度的增加，感應(yīng)電壓值會(huì)隨之上升，若通過的電纜較短，電流越低，感應(yīng)電壓也隨之下降。此時(shí)的絕緣等級(jí)下降，會(huì)縮短電纜安全使用壽命，在安裝單芯電壓保護(hù)器時(shí)，一端進(jìn)行接地，一端連接保護(hù)器。這種連接方法可以確保通過電壓時(shí)，對(duì)應(yīng)的電流得以釋放，以確保設(shè)備和系統(tǒng)安全。

結(jié)論：

綜上所述，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活和工作的過程中都與電能密切相關(guān)，電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行直接對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生影響。過電壓是影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要因素，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓事故，將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)電能的正常供應(yīng)和設(shè)備正常工作造成嚴(yán)重影響。因此，應(yīng)結(jié)合實(shí)際電壓等級(jí)，有針對(duì)性的分析內(nèi)部過電壓情況，以找出過電壓事故出現(xiàn)的根本原因，進(jìn)而采取科學(xué)有效的過電壓防護(hù)技術(shù)，確保電力系統(tǒng)電能供應(yīng)的穩(wěn)定性水平。

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作者簡介：胥俊（1987-），男，漢族，江西省撫州市南城縣人，本科學(xué)歷，從事：機(jī)電工程。

（作者單位：江西愛勞電氣安全技術(shù)有限公司）