電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施研究

張士博

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(duì)電氣設(shè)備的危害程度也比較小，在后期的維護(hù)檢修工作中可以做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但是一旦有電壓超過正常幅度形成大幅度的電壓就容易對(duì)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(hù)措施

引言

電力系統(tǒng)在正常工作的過程中，一般都需要一個(gè)穩(wěn)定的電壓，但是在特殊的情況下，由于電壓的異常升高，往往會(huì)產(chǎn)生電磁波，有時(shí)會(huì)超過電力系統(tǒng)能夠承受的電壓極限，就會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備造成破壞，為了有效保證電氣設(shè)備的安全穩(wěn)定，在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都需要進(jìn)行過壓保護(hù)設(shè)計(jì)，以保證出現(xiàn)過壓的情況不會(huì)對(duì)電氣造成破壞，影響設(shè)備正確的工作。

一、過電壓概念與對(duì)電氣一次設(shè)備的影響

（一）過電壓概念

所謂過電壓指的是在電壓超過正常電壓后再次上升，電力控制系統(tǒng)就會(huì)通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控及保護(hù)裝置等設(shè)備，采取一定措施跳閘斷電，避免電氣設(shè)備受到損害。過電壓可以不同分為兩種（根據(jù)電壓升高的地方和方式）：內(nèi)部過電壓和外部過電壓。所謂內(nèi)部過電壓，即由工廠電氣設(shè)備自身所產(chǎn)生的內(nèi)部能量;所謂外部過電壓，是由雷云放電引起的過電壓。而內(nèi)部電壓又可以分為操作過電壓和諧振過電壓，其中操作過電壓是因操作原因引起的，發(fā)生概率小，時(shí)間也很短暫。雖然電氣設(shè)備在發(fā)生過電壓現(xiàn)象后，電力系統(tǒng)通過保護(hù)裝置會(huì)跳閘斷電，但是如果長期的產(chǎn)生過電壓，則可能影響電氣設(shè)備壽命，更會(huì)造成大面積突然停電，給日常生活用電和生產(chǎn)供電造成很大的影響。因此，對(duì)電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)工作非常有必要。

（二）過電壓對(duì)電氣一次設(shè)備的影響

電氣設(shè)備在正常的運(yùn)行過程中，要求工作電壓在穩(wěn)定的狀態(tài)下運(yùn)行，一般情況下，電氣一次設(shè)備主要運(yùn)用發(fā)電、配電與傳輸中，如果出現(xiàn)過電壓的情況，就會(huì)造成整個(gè)設(shè)備破壞的情況，對(duì)于不受電氣設(shè)備，由于受到自身耐壓等級(jí)的影響，在外部過電壓影響的情況下，主要受制于雷擊強(qiáng)度的影響，如果要求改變雷擊的影響程度，需要加強(qiáng)對(duì)電氣設(shè)備抗雷擊程度即可而內(nèi)部電壓的處理往往是比較麻煩的，例如諧振過電壓主要來自電網(wǎng)不穩(wěn)定的情況，它對(duì)電氣設(shè)備是十分巨大的，在后期的維護(hù)工作中也是非常困難的，而對(duì)于這種過電壓的預(yù)防，主要是在設(shè)備設(shè)計(jì)的初期進(jìn)行預(yù)估分析，而工頻過電壓對(duì)電氣設(shè)備的破壞主要產(chǎn)生與超高壓狀態(tài)與遠(yuǎn)距離電力傳輸?shù)倪^程中出現(xiàn)的情況，在不同的內(nèi)部過電壓情況，需要采用不同的方式進(jìn)行分析與處理。

二、電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)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(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成一定程度的危害，嚴(yán)重影響電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此，在電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)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(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)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(hù)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(yùn)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(xiàng)技術(shù)參數(shù)，使各項(xiàng)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(hù)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(shí)延長電力設(shè)備的使用壽命。

最后，對(duì)于外送線路的下頻過電壓要給予一定的重視，由于下頻過電壓是由一定的電容效應(yīng)或者是電網(wǎng)運(yùn)行的而變化而產(chǎn)生的，會(huì)直接影響出線避冒器的額定電壓同時(shí)也決定了維護(hù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)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(duì)這種情況，要通過科學(xué)的計(jì)算與分析來降低下頻過電壓帶來的危害。此外，在設(shè)計(jì)過程中，諧振過電壓也需要爭取處理各項(xiàng)參數(shù)的組合，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

三、電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施

（一）勵(lì)磁變壓器

由于外部過電壓的產(chǎn)生存在一定的特殊性，在過電壓保護(hù)器上使用無間隙避雷針來解決雷擊產(chǎn)生的過電壓，在使用勵(lì)磁變壓器時(shí)需要結(jié)合電氣一次設(shè)備的特殊性，需要綜合分析如下的問題：第一，為了避免電氣設(shè)備出現(xiàn)短路的情況，需要考慮電氣設(shè)備氧化鋅的電阻特性，以采取有效的措施，例如電氣設(shè)備的非線性電阻老化容易導(dǎo)致設(shè)備短路的情況，而且電氣設(shè)備的最高吸收限度不能超過100NHz的連續(xù)電壓，采用勵(lì)磁變壓器需要能夠解決這類問題;第二，一般的避雷器由于絕緣程度較低，抗擊穿能力較差，而且勵(lì)磁變壓器的保護(hù)效果不是十分強(qiáng)，如果產(chǎn)生過電壓的情況，就容易損失勵(lì)磁變壓器，這樣就需能夠動(dòng)態(tài)的調(diào)整勵(lì)磁變壓器的參數(shù)，做到對(duì)勵(lì)磁變壓器的過電壓保護(hù)，同時(shí)因?yàn)樵谶M(jìn)行過電壓保護(hù)時(shí)還容易出現(xiàn)參數(shù)隨著電氣設(shè)備的二次電壓變化而發(fā)生變化。

（二）出線設(shè)備的過電壓防護(hù)

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(duì)這種情況的產(chǎn)生，可以采取拉長線空地架高的方式進(jìn)行預(yù)防，另外為了降低雷擊對(duì)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(yùn)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(hù)套，利用氧化鋅的電阻進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，在戶內(nèi)終端部分直接與接地箱連接實(shí)現(xiàn)接地，從而能有效的保護(hù)電力設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（三）電壓保護(hù)

針對(duì)電壓的保護(hù)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(diǎn)直接接地的方式，同時(shí)設(shè)置避雷針等保護(hù)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(hù)方式不僅經(jīng)濟(jì)實(shí)惠還能保證電氣設(shè)備的安全與穩(wěn)定，可謂一舉兩得。

（四）放電間隙

為了保證電氣一次設(shè)備的安全，可以采用一些簡單的保護(hù)裝置來保護(hù)電氣設(shè)備，采用放電間隙就是一種簡單的防雷裝置，它的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造比較簡單，而且便于維護(hù)，在電氣設(shè)備保護(hù)中使用比較方便，它的缺點(diǎn)是不能夠自動(dòng)消滅電弧。通常情況下，放電間隙主要采用棒形、球形和角形三種結(jié)構(gòu)的保護(hù)方式，棒形由于極陡的伏秒特性，穩(wěn)定性能較差，難以與設(shè)備絕緣進(jìn)行無縫的配合，一般不使用這種放電間隙;球形雖然保護(hù)性能和伏秒特性都處于中上等水平，在電氣保護(hù)中有時(shí)能夠使用到，但是它的端頭容易發(fā)生燒傷，使得電氣設(shè)備的間隙距離擴(kuò)大，不能穩(wěn)定的進(jìn)行工作，導(dǎo)致電氣設(shè)備的動(dòng)作缺乏準(zhǔn)確型，針對(duì)二者的優(yōu)缺點(diǎn)，目前主要采用角行放電間隙，它能夠有效避免上述二者的缺點(diǎn)，是目前在電氣設(shè)備過電壓保護(hù)中經(jīng)常用電的一種保護(hù)裝置。

結(jié)束語

總而言之，電氣一次設(shè)備能夠維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)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(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行電壓保護(hù)已經(jīng)成為電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，所以對(duì)電氣一次設(shè)備的保護(hù)只有從勵(lì)磁變壓器、出線設(shè)備的過電壓防護(hù)、電壓保護(hù)以及出口斷路器過電壓保護(hù)等方面進(jìn)行綜合考慮才能保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，從而減少損耗增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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