水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨岳天惠

水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨岳天惠

岳天惠李增群唐金勇

（四川嘉陵江桐子壕航电开发有限公司四川武胜638400）

摘要：电气的运用在第二次工业革命后得到了极大的发展，并且在现代的经济发展中电力的发展状况是衡量一个国家经济水平发展的主要因素之一。因此电力系统的安全有效运行就显得极为重要，而电压对于电力系统来说又具有极其重要的影响，电压过高不光会给电气设备带来一定的损坏，而且会影响居民的正常的生活、企业的正常生产。在水电厂对电力的运行使用时，电气一次设备的正常运作是重中之重，为了避免电气一次设备出现的不必要损耗，本文针对电气一次设备的主要特点以及造成损耗的主要原因进行了下列探讨，并提出一些对应保护措施。

关键词：水电厂；过电压保护；电气一次设备；对应措施

1过电压的概述

当电压超出一定的适用范围，并且对其系统起保护措施的绝缘性带来一定损耗的现象被称为过电压。在一般情况下，我们主要将过电压情况分为两大类，一类为内部过电压，一类为外部过电压。电弧接地也称为谐振过电压是现在电力系统运作中常出现的一种过电压现象，此时电压指数与电容参数也随之产生变化，其特点为长时间持续性以及强烈的振荡感。由于某些客观原因的影响，电气一次设备往往会出现一些损耗，以导致过电压现象的出现，继而导致安全问题的出现，并且会危害人员安全、影响企业经济发展。由此看来，为了保证电气系统的安全有效运作，保障各水电厂生产工作的有效进行，加强电气一次设备的及时保护对于水电厂来说是具有重大意义的。

2过电压的分类及其特点

2.1过电压的分类

2.1.1内部过电压

电气系统的内部能量传递与转化是内部电压产生的主要原因，具体可分为操作过电压、工频过电压以及谐振过电压。操作过电压是由于操作不当造成的，其产生的原因是由于开关操作，并且在一些特别情况下，操作过电压的电压数值会进行成倍的增长，并且因为操作过电压没有规律性可言，所以难以防止与调整。工频过电压通常情况下是因为电网运行变化或者是电容效应变化引起的，并且存在于一定长度的电气电路中。工频过电压给电气一次设备带来的危害较低，工频过电压的电压倍数与持续时间成反比。工频过电压是危险较小的过电压状态，并且其带来的危害在设备绝缘体的承受范围之内，所以对一次电气设备带来的危害较小，只有在远距离输电或者超高压的状态下才会带来直接的伤害。

2.1.2外部过电压

自然因素比如雷云放电是造成外部过电压的主要原因。根据雷电的发展过程可以划分为三种过电压形式，分别是雷击过电压、感应雷击过电压和流动波过电压。

2.2过电压的特点

内部过电压的三种情况的特点如下：操作过电压具有短暂性和偶然性，工频过电压具有较长的持续性，谐振过电压的持续时间长；外部过电压的大小和雷击的程度成正比关系，雷击越弱，过电压也就越弱，反之越强，但是过电压的大小和电气设备的等级没有任何关系。

3水电厂电气一次设备之所以产生过电压的主要原因

3.1输电线路和过电压的引起情

当电气一次设备在运作过程中处于一种空长线的情况下，往往会受到电容效应因素与负荷效应的影响，这些干扰因素不论是单独作用还是共同作用，都会使电压过高，因此容易造成过电压现象。下列情况容易导致操作过电压情况的发生：①空长线电容效应，如不对称接地或者使用负荷效应等，上列因素不论是单独作用还是共同作用都会导致工频过电压现象的发生；②操作过电压，即操作线路断路器引发的过电压；③自励磁导致的过电压，是指水电厂的运行机组带空长线从而发生自励磁，因此导致过电压产生。

3.2水电站在对电压进行输送时很容易出现操作过电压的现象

对于水电站在电压输送过程中出现的操作过电压现象，水电站一般会通过使用一些电阻来进行有效的控制，这样不光可以起到良好的防过电压作用，还可以减少操作过电压引起的安全事故，避免过电压带来的严重后果，从而保障电力系统的安全有效运行。

4提升水电厂电气一次设备过电压保护的对应措施

4.1放电间隙

简单的防雷装置是对放电间隙的最直接保护，虽然难以应对自行灭弧带来的危害，但由于其结构简单，利于进行维护而被广泛运用。现在对放电间隙进行保护的装置主要有球形结构、棒形结构和角形结构三种。球形结构的装置伏秒特性和保护性能处于中上游水平，但其端头容易被烧伤，且烧伤后易使电极之间的间隙距离扩大，从而导致动作准确性降低；棒形结构的装置因为其十分陡的伏秒特性，所以很难与设备绝缘之间进行无缝的配合；角形结构不但结合了球形结构与棒形结构的优点，而且完善了其中的缺陷，因此角形装置是运用最为广泛的防过电压装置。

4.2励磁变压器

通常情况下，过电压保护器会使用无间隙避雷来应对外部过电压的特殊性。所以在使用励磁变压器时要注意由下列情况引起而出现的问题：①考虑到氧化锌的非线性电阻易出现老化情况，因此非线性电阻的最高吸收限度也要低于或等于100NHz的连续电压，从而避免出现短路的现象；②由于一般的避雷器绝缘性较差，在产生电压时容易对励磁变压器产生直接损坏，对励磁变压器的保护程度有限，所以要及时调整参数，从而对励磁变压器进行及时有效的防护，但因为随着二次电压的变化相应的参数也会发生改变，所以目前市场上还没有生产出有效的产品。

4.3计算分析电厂外送线路工频过电压水平

对电厂外送线路工频过电压水平进行计算和分析有着十分重要的意义。究其原因是因为工频过电压的变化，不但会影响操作过电压而且还对出线断路器并联合闸电阻大小的选择和避雷器的允许工作电压起关键性作用，换句话来说就是绝缘配合的基础即对出线断路器的合闸电阻的热容量与设备的绝缘强度有着直接性影响。

4.4出线过电压

可以采用AIS和GIS两种配电设备来对这种一次设备进行保护。AIS装置可以对35~220kV的进线段进行保护，但需要在出线连接处安装避雷器，除特殊情况外严禁将避雷器安装仔母线上。并且为避免意外事故的出现，AIS配电器需要格外注意接地端和电缆金属外皮之间接触状况。GIS装置需要大于或等于2000米的架空线路，且和AIS配电器一样需要在出线处安装避雷器，与AIS配电器不一样的是严禁将避雷器安装在母线上，且避雷器和电缆段相连的另一端必须与地接触，对于三芯电缆和单芯电缆也同样适用于这一情况。

4.5运用避雷器防止过电压产生

电气过电压水平要高于避雷器等防过电压保护水平，其原因是考虑到电气过电压水平与避雷器等防过电压设备在承受过电压技术参数的配合。

5结束语

综上所述，我们可以得知水电厂能否进行正常运行很大程度上取决于水电站中电器一次设备的性能平稳与否。过电压造成的电网不稳定的危害，轻则会损毁电气设备，重则会造成大规模停电，给水电厂造成严重经济损失。面对不同的过电压类型，需要采取不同的合理措施来进行保护。只有当电压一次设备有平稳的工作电压，才能减少不必要的损耗从而延长其使用寿命，进而保障电气设备的长期运作。

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