水電廠電氣一次設備過電壓保護措施研究分析

曹俊濤 許楊

摘 要：文章通過分析某水電廠電器一次設備過壓的實例，進而對水電廠電氣一次設備過電壓的相關保護措施進行了歸納和總結，通過由特殊向一般的類型化演繹，可以給同類電廠電氣一次設備防過電壓設計提供借鑒。

關鍵詞：過電壓；并聯電抗器；避雷器

某水電站位于中國云南省云縣與景東縣交界的瀾滄江中游，那果河支流入口下游1.5km處，上距漫灣電站直線距離70km，距昆明市直線距離約270km。該工程以發電為單一開發目標。碾壓混凝土溢流重力壩，最大壩高115m，總庫容9.4億立方米，裝機容量135萬千瓦，年發電量59.31億kW·h。待上游的小灣電站建成后，年發電量可增加到70.2億kW·h。聯合單元接線是發電機與變壓器之間連接所選擇使用的一種方式。

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。過電壓可分為內部過電壓和雷電（外部）過電壓兩部分。空載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。持續時間很長的諧振現象在系統電感、電容參數配合不當的情況下及電壓升高，統稱為諧振過電壓，較為常見的包括參數諧振過電壓、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。

1.1 輸電線路和過電壓的引起情

長距離輸電線路包括外送線路（以下簡稱三長線）三板溪水電廠超高壓即屬此類，對三長線過電壓的相關問題進行研究分析，其充分的保證了該水電廠電力外送安全。總而言之，需要對超高壓長距離輸電線路進行保護，防止其出現過電壓，以下幾種情況極易出現過電壓，因此需要對其進行多加注意和方法：①操作線路斷路器引發的過電壓，稱之為操作過電壓；②空長線電容效應，若使用負荷效應或者不對稱接地等，以上因素單獨作用或者組合作用均會引起工頻過電壓現象發生；③運行機組帶空長線時，極易導致水電廠發生自勵磁，從而引起過電壓發生。

1.2 三長線計算引發自勵磁

某水電廠三長線單機帶空長線運行時，可以根據三板溪發電機自勵磁計算得出結果，在這一次線路并聯電抗器激活的時候，便會導致自勵磁發生，若是該線路的兩端裝置設為1500MV，同時聯電抗器，那么將會便面自勵磁的發生，但是若在另一端若是并聯電抗器，那么就會發生自勵磁就會發生。所以，若要防止出現發電機自勵磁如何在運行退出時避免，那么便需有效的、合理的安排機組運行方式。

2 水電廠防雷擊設備

2.1 出線設備

三長線采用架空地線方式來降低線路雷擊次數是為了減少降低雷電制劑電路幾率，同時降低絕緣子閃絡次數，通過降低以上因素便可降低因為雷擊引發的線路跳閘次數。某塔頂若是設有避雷針，那么避雷針通過其與全廠接地電網相連，避免電氣設備遭雷擊。

2.2 發電機出口斷路器與廠用電開關

其中HEC3型發電機在電線出口中會有斷路器，這種斷路器是發電公司都經常采用的這種絕緣設備，在發電機的兩端的電容器裝置，需要進行降低電壓的操作，除了這樣的操作方式，還需要進行增加斷電器滅弧的能力，這樣能夠有效的進行開關。另外如果采用大容量的高壓線的限流進行熔斷組合的時候，需要進行變壓器高的測壓保護，其中這種保護裝置中需要進行高能氧化鋅電阻的限壓性或者采用一定性能的快速滅弧的限制行動，這種方式的操作一般都要小于2.5倍的額定相電壓，進行設備的安全保護中包括了絕緣設備的安全保護，需要在其中輸入電流對變壓器的弧壓進行保護，采用這種方式以后，氧化鋅的電阻會逐漸邊小，采用10千伏的開關能夠產生真空短路的情況，在這個過程中需要對開關的本體進行過壓的保護，不要出現超過電壓的現象。

2.3 發電機中性的主要特點

對于某水電廠中發電機中節點進行變壓器的接地方式中，對于接地的線路需要采用深圳華力特電氣有限公司生產的設備，設備的變比為15.75/0.173，其中二次側電阻為0.1歐姆。進行接地變中的設置可以有效的保證不超過額定電壓，這樣在發電機的中性絕緣墊中要求采取一定的措施進行降溫。采用同樣的操作方式能夠增大電路的返回效率，對電壓的值會出現逐漸降低的現象，從而導致了發電機的絕緣性能降低。

3 關于輸電線路出現問題的歸納

對于500千伏的兩端并聯抗電器的裝置，其中出線平臺中需要采用GIS的母線裝置進行避雷的設置，如果在其中的操作出現線路合閘胡總額線路出口部分出現的電壓過高的現象，需要采用一定的措施進行防止工作，對于電廠的設置會遭受各種雷電沖擊波的影響，這種方法設置是非常重要的，需要注意其中防止出現全面的聯合抗電氣的現象，其中變壓器和帶電感應器中需要進行互相制約，保證10千伏的母線能夠進行有效的操作。其中需要注意以下幾種問題。

（1）在這個過程中，需要研究電氣出現過壓的現象，避雷器的防護需要進行一定的參數配合，其中的過壓水平要大于避雷器中的電氣保護水平。

（2）設計時應盡量避免應電網參數組合不當而引起諧振過電壓。

（3）對于電廠進行設置，要從內部的防壓的方面進行考慮，保證內部的電壓要在穩定的狀態，如果不出現一定的問題，保證安全運行就不用采用這種措施。

（4）進行電廠外送線路工頻分析，具有很重要的意義。在電壓升高這個過程中需要允許出現工作電壓和出線斷路器并聯合閘電阻大小的選擇，出現這種情況將影響設備的絕緣程度或者增大了電阻的熱容量，降低了絕緣的程度。

4 結束語

對于水電廠電氣一次設備過電壓保護措施而言，需要在步驟上和做法上采用技術和設備共同配合，更需要通過對個例的利弊進行分析后得出結論和解決辦法。

參考文獻

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