35kV高壓電網(wǎng)過電壓抑制防護(hù)技術(shù)研究

康超

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，我國各行各業(yè)和人民生活對電力的需求不斷增大。電力系統(tǒng)的供電能力無論在量上還是在質(zhì)上都持續(xù)提升，同時也遇到了一些新的問題，35kV高壓電網(wǎng)因各種原因常會產(chǎn)生過電壓問題，影響配電網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，危害用電安全。因此，要對高壓電網(wǎng)的過電壓抑制防護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，消除過電壓問題，提出改進(jìn)措施，為35kV高壓電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供參考。

關(guān)鍵詞：35kV高壓電網(wǎng);過電壓抑制;過電壓防護(hù)

近年來，35kV高壓電網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)套管閃絡(luò)，避雷設(shè)備損壞等故障。對設(shè)備進(jìn)行改造，監(jiān)測并分析過電壓問題，采取有效措施，避免過電壓危害的發(fā)生，提高配網(wǎng)供電的安全性和穩(wěn)定性。

一、35kV電壓等級中性點(diǎn)接地的過電壓防護(hù)方法

（一）大氣過電壓防護(hù)方法

當(dāng)前各類配電線路都會裝設(shè)避雷設(shè)備，避免出現(xiàn)雷電直擊事故，是較為有效的防護(hù)方法。進(jìn)行大氣過電壓防護(hù)，要確保避雷設(shè)備正常使用，做好設(shè)備維護(hù)。在地網(wǎng)維護(hù)方面，我國有較多區(qū)域地質(zhì)情況復(fù)雜，并且為了配網(wǎng)供電的廣泛性，很多變電站建立在土壤電阻率較高的山坡或者丘陵弟弟帶。地網(wǎng)電阻的裕度較小，腐蝕性較大，導(dǎo)致過電壓問題的發(fā)生。因此要采取防腐措施降低地網(wǎng)焊接點(diǎn)和地面過渡位置的銹蝕速度。避雷器如果存在密封不良、潮濕、預(yù)防性試驗(yàn)未在雨季到來之前完成，則容易產(chǎn)生過電壓問題?？刹捎玫姆雷o(hù)方法是：35kV高壓電網(wǎng)避雷設(shè)備須采用可以對泄露電流進(jìn)行在線檢測的記錄器。主變中性點(diǎn)位置的避雷設(shè)備要使用硅膠密封和瓷套密封進(jìn)行雙重密封。強(qiáng)化對變電站避雷設(shè)備的常規(guī)檢查和各類試驗(yàn)。35kV配電線路間隙保護(hù)，使用三片式玻璃絕緣子，桿塔的接地電阻小于30Ω的條件下，間隙保護(hù)最大距離不小于50m;使用四片式玻璃絕緣子，桿塔的接地電阻小于30Ω的條件下，間隙保護(hù)最大距離不小于55m。每級桿塔裝設(shè)一組絕緣子，絕緣子受到50%雷電直擊產(chǎn)生的放點(diǎn)電壓，來確定間隙配合，確保放點(diǎn)電壓小于絕緣子6%，保護(hù)配電設(shè)備安全。

（二）內(nèi)過電壓防護(hù)方法

內(nèi)過電壓防護(hù)的關(guān)鍵在于避免出現(xiàn)鐵磁諧振造成的過電壓問題。中性點(diǎn)位置不直接接地的電網(wǎng)設(shè)備中，也會發(fā)生因?yàn)榻^緣子、導(dǎo)線等電氣設(shè)備因?yàn)閷Φ亟^緣而發(fā)生了間歇性的電弧接地問題，例如電線旁邊的物體和電線距離太近，小動物活動，雷電直擊，斷線等?？梢圆扇〉姆雷o(hù)方法有：清理配電網(wǎng)周邊環(huán)境，包括線路旁邊的樹木植物等，保持設(shè)備的干凈整潔，設(shè)置防小動物觸碰的裝置，設(shè)備周圍通風(fēng)干燥等等。設(shè)備的絕緣水平要保持的較好的水平，通過常規(guī)的預(yù)防性監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題并馬上極性整改，出現(xiàn)狀態(tài)異常問題的設(shè)備要做好跟蹤維護(hù)，不合格設(shè)備及時更換。電壓互感器設(shè)備要避免鐵芯飽和問題，防止諧振過電壓的發(fā)生，可以為電氣設(shè)備配備專用的諧振器，或者采用TV非線性電阻。系統(tǒng)電壓要盡量穩(wěn)定，減少電壓擾動，可以有效避免對地閃絡(luò)、弧光接地等問題出現(xiàn)的幾率。

（三）確保電氣設(shè)備的絕緣水平

對于戶外的電氣設(shè)備，要保證設(shè)備之間、設(shè)備接地的距離符合規(guī)范要求。對于室內(nèi)的電氣設(shè)備，要注意相間和相地距離一般不能大于戶外電氣設(shè)備的相間、相地距離。戶外設(shè)備的開關(guān)柜的設(shè)計(jì)，要注意電場的均勻平衡，不斷改善設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境，確保設(shè)備周圍無異物干擾，干爽通風(fēng)。

二、對于部分預(yù)防35kV高壓電網(wǎng)過電壓防護(hù)方法的探討

（一）消弧線圈防護(hù)方法

消弧線圈在當(dāng)前電網(wǎng)設(shè)備預(yù)防過電壓防護(hù)方法的使用中多采用過補(bǔ)償方式，使補(bǔ)償電流超過電容電流。目前很多地區(qū)的電網(wǎng)設(shè)備以固定補(bǔ)償方式為主，少量也會采取在線調(diào)整模式，可以對電容、電感、阻抗等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)當(dāng)前35kV高壓電網(wǎng)的要求，電網(wǎng)的電容電流超過10A，則要進(jìn)行補(bǔ)償。35kV電網(wǎng)多采用架空線路，大多數(shù)都是建設(shè)在戶外的，過電壓危害常會損壞的設(shè)備有互感器、避雷設(shè)備、金屬套管等等。電網(wǎng)運(yùn)行的變化較小，可以采用固定補(bǔ)償模式避免過電壓。35kV電網(wǎng)多為多站聯(lián)網(wǎng)方式，如果脫諧度過大或者電網(wǎng)的電阻過高則會影響維護(hù)人員安全，可以將自動跟蹤模式與固定補(bǔ)償模式結(jié)合起來，滿足過電壓保護(hù)需求。補(bǔ)償后的電流越小則越能確保過電壓保護(hù)。如果補(bǔ)償后的電流數(shù)值為0，則實(shí)現(xiàn)了最佳諧振補(bǔ)償。這就要求裝置對電容和電流的測量要準(zhǔn)確，支持實(shí)時調(diào)整，同時避免調(diào)整動作過多過頻繁，容易出現(xiàn)卡死或者零部件損壞等問題。

（二）消除諧振措施

電網(wǎng)諧振過電壓的種類如表1所示。

線性諧振過電壓 正弦交流電源影響下，電源頻率和設(shè)備自振頻率接近，則產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。

鐵磁諧振過電壓 回路中含有非線性的電感元件，滿足諧振條件則會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。

參數(shù)諧振過電壓 電氣設(shè)備中的元器件的參數(shù)在各類外力作用下，因周期變化而產(chǎn)生的諧振現(xiàn)象。

目前采用的新型消弧線圈，使用載調(diào)匝轉(zhuǎn)換方式，接頭數(shù)量超過8個，讓調(diào)節(jié)范圍更廣更細(xì)，可以做到最小調(diào)諧度，可以自動控制或者遠(yuǎn)程控制，克服老式線圈的問題，對諧振過電壓限制取得一定效果。35kV高壓電網(wǎng)的消除諧振主要指的是電壓互感器的消諧。為了抑制電壓互感器的鐵芯飽和，避免鐵磁諧振過電壓發(fā)生的幾率，系統(tǒng)單相接地時，電壓互感器的繞組電流會明顯降低，這是由于設(shè)備中的非線性電阻起了作用。電壓互感器設(shè)備采用分級絕緣方式時，為防止中性點(diǎn)位置的過電壓問題而增加放電間隙。調(diào)諧度和中性點(diǎn)的位移電壓在可控范圍之內(nèi)，不超過5%，消弧線圈位移電壓要小于相電壓19%左右，故障點(diǎn)的殘余電流控制在5A以內(nèi)為好?？刂撇糠值淖詣友a(bǔ)償機(jī)制需要采用計(jì)算機(jī)控制的智能消除諧振裝置進(jìn)行;設(shè)備可自動檢測配電網(wǎng)對地參數(shù)的浮動，維護(hù)人員可以進(jìn)行自動或者手動調(diào)節(jié)?？紤]到電阻在電壓互感器中接入時間較長，系統(tǒng)運(yùn)行過程中，阻抗對電壓產(chǎn)生放大作用，系統(tǒng)的中性點(diǎn)位置的電壓有所變化，造成電壓的測量值出現(xiàn)誤差。單相弧光接地也會誘發(fā)鐵芯保護(hù)導(dǎo)致的諧振問題，仍然采用提高設(shè)備各類部件的絕緣水平，改善設(shè)備周邊環(huán)境的方式解除弧光接地問題，避免單向接地到來的過電壓危害。

結(jié)語：對于當(dāng)前常見的35kV高壓電網(wǎng)過電壓問題提出了相應(yīng)解決方案，并極性分析，確保35kV高壓電網(wǎng)的運(yùn)行安全穩(wěn)定，為人們的生產(chǎn)生活帶來良好的用電體驗(yàn)。

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