試論水電廠電氣一次設備過電壓保護措施

高喜笙

摘要：電力系統(tǒng)的正常工作需要穩(wěn)定的電壓值，由于特殊情況下造成的電壓異常升高會產(chǎn)生電磁波動，超過了電力系統(tǒng)所能承受的電壓極限，從而對電力設備產(chǎn)生破壞。雖然在電氣設備的正常使用過程中，難免受到工作電壓天長日久的侵蝕，但是這種過電壓的情況是電氣設備受損的重要原因。鑒于此，本文主要分析探討了水電廠電氣一次設備過電壓保護措施，以供參閱。

關鍵詞：水電廠;電氣;一次設備;過電壓;保護措施

引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷加快，導致了國民用電量的不斷激增，加之我國交通、水利、電力等基礎設施的建設工作的不斷推進，致使水電廠生產(chǎn)壓力不斷增大。由此可能引發(fā)一系列問題：降低電氣設備的使用壽命，引發(fā)大面積的突然斷電，對水電廠工作人員生命財產(chǎn)安全造成重大威脅，嚴重影響市民正常的生產(chǎn)生活。為此本文通過對水電廠過電壓問題進行分析，對水電廠過電壓及其相應保護措施進行了詳細探究與討論，為以后進一步研究水電廠過電壓問題提供了一定理論支持。

1過電壓簡介

過電壓是指在超過正常運行電壓，該電壓可以使電力系統(tǒng)的保護設備或者絕緣設備失去保護或者絕緣的作用。過電壓可分為內(nèi)部過電壓和雷電（外部）過電壓兩部分?？蛰d線路可分為閘過電壓、分閘過電壓及空載線路合閘過電壓等，較為常見的有電弧接地過電壓。持續(xù)時間很長的諧振現(xiàn)象在系統(tǒng)電感、電容參數(shù)配合不當?shù)那闆r下及電壓升高，統(tǒng)稱為諧振過電壓，較為常見的包括參數(shù)諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓及有線性諧振過電壓。水電廠電磁一次設備損壞或者因為停電的呢干部可避免的因素，均會引起過電壓發(fā)生。因此做好電氣一次設備的過電壓保護措施就顯得尤為重要。

2水電廠電氣一次設備的過電壓保護措施

2.1勵磁變壓器

鑒于外部過電壓的特殊性，過電壓保護器使用了無間隙避雷針。因此在使用勵磁變壓器時要考慮到幾個方面可能存在的問題。首先，為了避免短路，要考慮到氧化鋅的電阻特性。非線性電阻老化容易導致短路現(xiàn)象的發(fā)生，而其最高吸收限度也不能超過100NHz的連續(xù)電壓。其次，一般的避雷器由于絕緣程度較低，對于勵磁變壓器的保護效果有限，在產(chǎn)生電壓時容易直接損傷勵磁變壓器，因此需要調整參數(shù)，切實對勵磁變壓器進行保護。遺憾的是，由于參數(shù)的變化會導致二次電壓隨之變化，因此，目前市面上還未能找到行之有效的產(chǎn)品。

2.2設備內(nèi)部過電壓保護措施

（1）防止負荷突變過電壓在實際操作過程中，突發(fā)事故很容易導致電壓突然升高，從而引起電氣設備過電壓，因此，做好突發(fā)事故的預備處理方案非常關鍵。首先應該在電機側裝設勵磁系統(tǒng)，以控制電樞反應;同時，還要運用限制空載線路來科學有效的控制長線路電容效應。兩種方法協(xié)同作用，可以有效減小或避免突發(fā)事故帶來的負面影響。（2）防止負荷突變過電壓在實際操作過程中，由于部分電氣設備老化或其他因素，接地故障也很常見。在水電廠的電力系統(tǒng)中，尤其以單相接地為主要形式的接地故障最容易引發(fā)事故，所以一般水電廠會根據(jù)實際情況，通過數(shù)據(jù)計算，并參考單相接地時的正常相過電壓值，設定合適的避雷設備滅弧電壓。通常情況下，水電站會以單相接地時，避雷器的直接接地的相電壓應該是正常電壓的0.8倍，這樣可以保證避雷針在低于正常電壓下工作，有效提高避雷針和其他電氣設備的使用壽命。

2.3放電間隙

對于間隙的保護，通常是采用簡單的防雷裝置進行保護，這種保護裝置一般是由2個金屬電極組合而成，一頭連接帶電導線并固定于絕緣子上，另一頭穿過輔助間隙連接至接地裝置，2個電極之間具有一定的間隙距離。這種保護裝置的構造非常簡單，維護起來沒有一點難度，唯一的缺點是很難進行自行滅弧。保護裝置的間歇結構有三種：棒形、球形、角形。三種形狀的結構各有各的優(yōu)點和缺點。棒形具有非常陡的伏秒特性，很難與設備的絕緣要求達成完美的配合;球形雖然伏秒特性比其他二者都要平坦的多，保護性能也不差，但是就端頭易發(fā)生燒傷這一缺點上，與棒形一樣的明顯，一旦發(fā)生燒傷后，電極之間的間歇距離就會擴大，從而影響動作準確性。相對這兩種形狀的保護裝置，角形綜合了二者的優(yōu)點同時有沒有二者的明顯缺點，近年來于過電壓防護領域中有了比較廣泛的應用。

2.4出線過電壓

針對這種一次設備的保護，需要采用GIS和AIS2種配電設備。GIS裝置需要至少2000m以上的架空線路，并且必須在出線連接處安裝避雷器，但是避雷器嚴禁安裝在母線上。在電纜段與避雷器相連的另一端務必接地，對于單芯和三芯電纜亦是如此。AIS裝置能夠對35～220kV的進線段起到保護作用，同樣需要裝置避雷器，并且禁止安裝在母線上，特殊情況除外。同時，AIS配電器需要格外注意接地端和電纜金屬外皮的接觸情況，避免意外情況的發(fā)生。

2.5發(fā)電機出口斷路器與廠用電開關

瑞士ABB生產(chǎn)的HE3C型發(fā)電機出口斷路器是揭陽橫江水電廠的發(fā)電機出口斷路器采用的斷路器。在發(fā)電機兩段并聯(lián)電容器是為了降低斷路器操作過電壓，同時增加斷路器滅弧能力。這個斷路器采用了大容量高壓限流熔斷器組合起來保護廠內(nèi)的變壓器高壓側，然后根據(jù)高能氧化鋅電阻的特點來控制設備產(chǎn)生的弧壓，也可以迅速的將產(chǎn)生的弧滅掉。從而達到過電壓小于.25倍額定相電壓;弧壓將電流迫人氧化鋅電阻中極快衰減;同時保護設備的絕緣安全的效果。廠用10kv開關里面安裝了一個避雷針，也是氧化鋅的材質，這是ABB公司所開發(fā)的真空斷路器所帶來的一個設備。可以說廠用低壓配電母線配有浪涌保護器，開關本體即有過電壓保護裝置，這樣就可以有效的防止母線被雷擊或者是一瞬間產(chǎn)生的過電壓給設備帶來損壞。

結束語

總而言之，水電站中電器一次設備的性能平穩(wěn)與否直接關系到水電廠的正常運行，過電壓造成的電網(wǎng)不穩(wěn)定，輕則燒毀電氣設備，重則造成大規(guī)模停電，會為水電廠帶來巨大的經(jīng)濟損失。針對復雜多樣的過電壓類型，需要采取合適的措施進行保護。只有為電氣一次設備提供平穩(wěn)的工作電壓，才能盡可能少的損耗其壽命，從而保證電氣設備的長期運行。

參考文獻：

[1]羅樂.電氣一次設備過電壓保護措施探討[J].通訊世界.2017（26）：173-174

[2]王久建.水電廠電氣一次設備過電壓保護措施探討[J].黑龍江科技信息.2016（08）：251

[3]蘇瑞林.試論水電廠電氣一次設備過電壓保護措施[J].無線互聯(lián)科技.2015（10）：133-134