水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)分析

王秋揚(yáng)

摘要：在國(guó)內(nèi)電力行業(yè)發(fā)展步伐不斷加快的形勢(shì)下，電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)成為了相關(guān)技術(shù)工作人員關(guān)注的熱點(diǎn)話題之一，電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)作為目前電力系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)，在保障設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命方面有著很大的影響，尤其是在電網(wǎng)技術(shù)復(fù)雜性逐步提升的背景下，如何采用先進(jìn)的電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)來(lái)提升設(shè)備運(yùn)行的效率與安全性，保證電力設(shè)備的正常運(yùn)行是新時(shí)期電力技術(shù)研究者關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。基于此，本文將在闡述水電站過(guò)電壓種類(lèi)與產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，探討水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，希望為提升水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)水平提供有價(jià)值的參考資料。

關(guān)鍵詞：水電站;電氣過(guò)電壓;保護(hù)技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)都得到了繁榮發(fā)展，同時(shí)也直接加劇了電力能源的需求量，對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性提出了更高的要求。過(guò)電壓是由于電磁擾動(dòng)所表現(xiàn)出的電壓異常升高的現(xiàn)象，不管是哪種形式的過(guò)電壓?jiǎn)栴}，所帶來(lái)的損害都是無(wú)法估量的，直接威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至?xí)?duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的供電安全帶來(lái)影響，面對(duì)多方面、隨機(jī)性強(qiáng)、難以預(yù)測(cè)的過(guò)電壓現(xiàn)象，水電站十分有必要加大電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的研究，重視過(guò)電壓的防護(hù)設(shè)計(jì)，采用科學(xué)、有效和精確的過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)將過(guò)電壓的危害降至最低程度，這樣才能有效保障水電站各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展，對(duì)于保障水電站電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著很大的積極作用。

一、水電站電氣過(guò)電壓種類(lèi)與產(chǎn)生原因

水電站電氣過(guò)電壓現(xiàn)象在實(shí)際工作過(guò)程中會(huì)直接損壞電氣化設(shè)備，導(dǎo)致電氣化設(shè)備發(fā)生一系列的故障，原有功能不能得到有效發(fā)揮，分析水電站電氣過(guò)電壓種類(lèi)與產(chǎn)生原因，是有效應(yīng)用電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的必要條件。通常情況下，水電站電氣化設(shè)備工作中的過(guò)電壓總體上可以分為外過(guò)電壓和內(nèi)過(guò)電壓，具體又細(xì)分為大氣過(guò)電壓、工頻過(guò)電壓、操作過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓四種。其一，大氣過(guò)電壓。一般而言，導(dǎo)致大氣過(guò)電壓的因素是大自然的雷擊現(xiàn)象，由于雷擊的瞬間可以達(dá)到一萬(wàn)伏的巨大過(guò)電壓，一旦供電線路或者電氣化設(shè)備線路遭到雷擊后，電流源作用過(guò)程和云放電過(guò)程大致相當(dāng)，因此從電源的性質(zhì)方面來(lái)看，一定會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象，大氣過(guò)電壓有著顯著的特點(diǎn)，如沖擊力大、破壞性強(qiáng)和持續(xù)時(shí)間短等等，而且過(guò)電量與雷擊的強(qiáng)度呈現(xiàn)出正比的關(guān)系，與電氣化設(shè)備的等級(jí)并無(wú)太大關(guān)系;其二，工頻過(guò)電壓。實(shí)質(zhì)上，導(dǎo)致工頻過(guò)電壓的主要原因是線路空載時(shí)的榮升效應(yīng)，并且工頻過(guò)電壓有著倍數(shù)較低、持續(xù)時(shí)間久和安全威脅大的顯著特點(diǎn)，絕緣電氣設(shè)備受工頻過(guò)電壓的影響較小，通常情況下在相應(yīng)線路上安裝并聯(lián)電抗亦或是設(shè)置導(dǎo)體避雷線就能夠顯著降低工頻過(guò)電壓發(fā)生的可能性;其三，操作過(guò)電壓。所謂操作過(guò)電壓，即是由于操作人員操作不當(dāng)導(dǎo)致的故障，也有可能是電氣化設(shè)備自身出現(xiàn)了故障或者工作者進(jìn)行了斷路器操作，這些原因都有可能導(dǎo)致操作過(guò)電壓的現(xiàn)象產(chǎn)生，操作過(guò)電壓還分為弧光接地過(guò)電壓、空載變壓器過(guò)電壓、切除空載線路過(guò)電壓和空載線路重合閘過(guò)電壓等形式;其四，諧振過(guò)電壓。在水電站電力系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，電感元件和電容元件就很有可能發(fā)生振蕩回路的現(xiàn)象，最終引發(fā)諧振而出現(xiàn)諧振過(guò)電壓的現(xiàn)象，諧振過(guò)電壓是過(guò)電壓現(xiàn)象中較為嚴(yán)重的一種，不僅僅會(huì)對(duì)電氣化設(shè)備產(chǎn)生破壞性、并對(duì)低、中壓電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)極為惡劣的影響，甚至還會(huì)燒壞設(shè)備、在很大程度上降低了設(shè)備的絕緣性。

二、水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

（一）做好防雷保護(hù)工作

在雷電過(guò)電壓中，侵入波是最為嚴(yán)重的因素之一，會(huì)大大降低電氣化設(shè)備的使用壽命，威脅著電氣化設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，只要水電站電路系統(tǒng)遭到了侵入波的破壞，那么電氣化設(shè)備就會(huì)直接遭到損壞，甚至導(dǎo)致電路系統(tǒng)處于癱瘓的狀態(tài)。因此，在面對(duì)著這種情況，水電站有必要采取多種途徑做好防雷保護(hù)工作，盡可能地減少侵入波對(duì)于電氣設(shè)備的損害和影響，如可以采用加裝電路進(jìn)線保護(hù)設(shè)施，增強(qiáng)電氣化設(shè)備的過(guò)電壓承受能力，同時(shí)還可以采用閥型避雷器，提高水電站電氣化設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，保障相關(guān)工作人員的人生安全。此外，水電站技術(shù)人員也可以利用氧化鋅避雷器，這是一種新型的電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)，能夠有效地避免大氣過(guò)電壓，在發(fā)生大氣過(guò)電壓時(shí)，由于電壓的作用，氧化鋅避雷器的電阻會(huì)得到大大降低，為電流通過(guò)營(yíng)造良好的條件，這樣便可以及時(shí)地泄放出電氣設(shè)備中殘留的電壓，在電壓恢復(fù)到正常值之后，氧化鋅避雷器的電阻也會(huì)回到原來(lái)的狀態(tài)，表現(xiàn)出絕緣的特點(diǎn)，有效保護(hù)電氣化設(shè)備不被過(guò)電壓所損壞，再加上氧化鋅避雷器有著電壓流通量大和殘余電壓少的特征，而且制造工藝極其簡(jiǎn)單，有著很大的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

（二）放電間隙保護(hù)技術(shù)

放電間隙保護(hù)技術(shù)也是電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的一種，在水電站過(guò)電壓保護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用，通常在防雷保護(hù)裝置中得到使用。一般而言，防雷保護(hù)裝置中有兩個(gè)電極，其中一個(gè)直接連接著接地設(shè)施，另一個(gè)則是通過(guò)帶電導(dǎo)線與絕緣子連接，在具體的工作實(shí)踐中，需要確保這兩個(gè)電極保持一定的距離，這樣才能發(fā)揮出過(guò)電壓保護(hù)的作用。實(shí)質(zhì)上，放電間隙保護(hù)設(shè)施的裝置構(gòu)成并不復(fù)雜，有著很好的保護(hù)作用，不僅僅在水電站領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，而且還被廣泛應(yīng)用于各種電氣化設(shè)備中，再加上放電間隙保護(hù)設(shè)施有著后期維護(hù)便利性強(qiáng)、種類(lèi)豐富的顯著特點(diǎn)，是水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的重要組成部分，其中棒型、球型和角型是最為常見(jiàn)的類(lèi)型，棒型放電間隙保護(hù)設(shè)施的伏秒特性最為陡峭，但是在與水電站相關(guān)電氣化裝置進(jìn)行絕緣性配合時(shí)，其配合程度不佳，但是球型放電間隙保護(hù)設(shè)施的伏秒特性比較平緩，電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的性能最好，但是在實(shí)際使用的過(guò)程中有可能發(fā)生端頭燒傷的狀況，在一定程度上降低了電氣過(guò)電壓保護(hù)的效果。

（三）勵(lì)磁變壓器過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)

勵(lì)磁變壓器是水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的核心組成部分，也是目前應(yīng)用最為廣泛、效果較好的一種過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)。針對(duì)水電站電氣過(guò)電壓保護(hù)而言，采用無(wú)間隙避雷器是勵(lì)磁變壓器的最好方式，但是在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中，需要意識(shí)到以下兩種方式：首先，在正常的狀態(tài)下，氧化鋅電阻實(shí)施連續(xù)動(dòng)作亦或是導(dǎo)通動(dòng)作都有可能促使非線性電阻老化現(xiàn)象的產(chǎn)生，最終出現(xiàn)短路的問(wèn)題，所以在具體操作的過(guò)程中不能有上述兩個(gè)動(dòng)作。與此同時(shí)，非線性電阻的方式不可以在100Hz連續(xù)過(guò)電壓吸收中應(yīng)用，針對(duì)過(guò)電壓現(xiàn)象，一般采取氧化鋅電阻保護(hù)與吸收的方式，為了促使這一過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)得到有效應(yīng)用和發(fā)展，國(guó)家相關(guān)部門(mén)曾頒布了相關(guān)規(guī)定來(lái)保護(hù)勵(lì)磁變壓器的有效運(yùn)轉(zhuǎn)，但是在實(shí)際的過(guò)電壓保護(hù)中，由于一般的避雷器絕緣性不好，不利于產(chǎn)生較好的過(guò)電效果，在勵(lì)磁變壓器中不能得到應(yīng)用。從整體上而言，對(duì)于水電站電氣化設(shè)備，阻容器能夠用于對(duì)100Hz過(guò)電壓來(lái)制約，在阻容不老化、電阻能正常散熱的情況下，就可以很好地吸收過(guò)電壓。

三、結(jié)論

總而言之，電氣設(shè)備是水電站電力系統(tǒng)的重要組成部分，其穩(wěn)定性與安全性直接決定著電力網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，如何降低和消除過(guò)電壓帶來(lái)的損害關(guān)系著水電站的發(fā)展成效。因此，作為新時(shí)代的水電站技術(shù)工作者要發(fā)現(xiàn)水電站電氣過(guò)電壓種類(lèi)與產(chǎn)生原因，并采取先進(jìn)的過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)保障電氣化設(shè)備不受到損害，這樣才能確保水電站運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更加穩(wěn)定的電力能源支持。

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