水電廠電氣一次設備過電壓保護措施探討

【摘 要】隨著科技的發(fā)展，水電廠在基礎設施的建設方面得到了進一步完善，另外在電力系統(tǒng)運行的過程中也會出現過電壓的問題，這是一種較為常見的現象，但是對于電氣設備會產生嚴重影響，包括電氣設備的損害、電力運行的事故，嚴重的甚至會對工作人員的生命財產安全造成嚴重的威脅。因此，本文主要對水電廠的電氣一次設備的過電壓保護措施進行詳細地探討，希望能夠給相關的電力工作人員提供參考性的建議。

【關鍵詞】水電廠；一次設備；過電壓；保護

從總體上來說，電力系統(tǒng)的過電壓可以分成多種類型，其中包括大氣過電壓、工頻過電壓、操作過電壓以及諧振過電壓等等。不同種類的過電壓會具有不同的特點，在進行電氣一次設備過電壓保護的過程中，需要對這些類型的過電壓進行分析和探討。只有在充分了解其特點的基礎上才能采取切實可行的保護措施。

1.電力系統(tǒng)過電壓特點

不同的過電壓類型具有不同的特點，因此需要分別從不同的過電壓方面來進行特點的分析。

1.1大氣過電壓

出現大氣過電壓的現象主要是由于氣候條件引起的，主要是電力線路受到雷擊之后會產生較強的沖擊力，而且雷擊的程度越強，出現過電壓量也就越大。需要注意的是，過電壓與電氣設備的自身等級沒有任何關系。

1.2工頻過電壓

對于工頻過電壓來說，其特點較為明顯，主要產生在較長的電氣線路中，電容效應或者是電網的運行方式發(fā)生了變化而引起的。這種過電壓持續(xù)的時間會相對較長，但是過電壓的倍數也不高。對于絕緣的設備來說，不會產生較大的危險性，但是在超高壓的狀態(tài)或者是進行遠距離輸電工作時就會產生較為直接的影響。

1.3操作過電壓

所謂的操作過電壓就是在電網運行的過程中，進行開關操作而引起的過電壓現象。沒有任何的規(guī)律性可言，因此對這種過電壓進行控制具有一定的難度。通常在最不利的條件下，過電壓的倍數會越高。

1.4諧振過電壓

諧振過電壓是較為常見的一種過電壓狀態(tài)，且危害性相對較大。一旦這種過電壓存在就會造成電氣設備的嚴重損害，同時也會給人們的生活帶來諸多的不便。事實證明，諧振過電壓問題直接影響到中低壓電網的正常運行。但是由于這種過電壓產生的時間也相對較長，所以很難采取相應的措施來進行維護。因此，為了避免這種過電壓的出現，需要在進行電路設計的過程中，對可能出現的問題進行估算和預測，盡量減少窗簾的諧振回路。

2.水電廠電氣一次設備過電壓保護措施探討

所謂的電氣一次設備主要是指可以直接用于生產、分配以及輸送的高壓電氣設備。其包括發(fā)電機、變電器或者是自動開關、電抗器等等。

2.1勵磁變壓器的過電壓保護

進行勵磁變壓器的過電保護具有一定的現實意義，通常情況下，過電壓保護器件主要以無間隙避雷器為主，進行勵磁變壓器的保護需要考慮到以下幾個問題：

（1）氧化鋅電阻在正常情況下不導通動作，也不能進行連續(xù)性動作，因為這樣會直接引起非線性電阻的老化，進而產生短路的現象。另外，100赫茲的連續(xù)過電壓也不能采用非線性電阻的形式來進行吸收。

（2）多數的過電壓都是可以用氧化鋅電阻來進行吸收和保護的。為了有效地保證勵磁變壓器的正常運行，國家已經頒布了相關的法律和規(guī)定來進行規(guī)范和控制。其中，普通的避雷器是不能對勵磁變進行保護的。因為，普通的避雷器在產生過電壓的過程中會嚴重超過絕緣的程度，達不到絕緣的效果。為了實現電力系統(tǒng)電壓的正常，需要對相應的參數進行調整。但是勵磁變二次電壓會隨著發(fā)動機的參數指標的變化而發(fā)生變化，所以，電力市場上還沒有出現定性的產品。總之，對于100赫茲的幻想過電壓來說，可以采用組容器來對其進行限制。因為在諸多的限制設備中，只有阻容不會出現老化的問題，只要能夠保證電阻的正常散熱就可以對電壓進行吸收。特殊情況下，里側邊的二測繞組中兩項電流產生突變也會出現過電壓的現象，這是，可以根據二極管D1～D6對電容C充電，從而得到緩沖，降低di/dt，減小了過電壓。過電壓消失后，C上的電荷向電阻R釋放，等待下一個周期再次吸收。

2.2放電間隙保護

所謂保護間隙，是由兩個金屬電極構成的一種簡單的防雷保護裝置。其中一個電極固定在絕緣子上，與帶電導線相接，另一個電極通過輔助間隙與接地裝置相接，兩個電極之間保持規(guī)定的間隙距離。保護間隙構造簡單，維護方便，但其自行滅弧能力較差。其間隙的結構有棒型、球型和角型三種。棒型間隙的伏秒特性較陡，不易與設備的絕緣特性配合；球型間隙雖然伏秒特性最平坦，保護性能也很好，但它與棒型間隙一樣，都存在著間隙端頭易燒傷的缺點，燒傷后間隙距離增大，不能保證動作的準確性。近年來角型間隙被廣泛用于配電線路和配電設備的防雷保護。

2.3出線過電壓保護

2.3.1 GIS配電裝置出線過電壓保護配置

對于連接GIS管道的架空線路，其進線段保護長度應不小于2km。220kV及以下GIS配電裝置架空線路的出線連接處，應裝設出線側避雷器F1，母線上不應安裝母線避雷器。220kV及以下GIS配電裝置的電纜或混合出線的過電壓保護。220kV、110kV進線有電纜段的GIS變電所，在電纜段與架空線路的連接處應裝設金屬氧化物避雷器，其接地端應與電纜的金屬外皮連接。對三芯電纜，末端的金屬外皮應與GIS管道金屬外殼連接接地；對單芯電纜，應經金屬氧化物電纜護層保護器接地。電纜末端至變壓器或GIS一次回路的任何電氣部分間的最大電氣距離不超過130米或雖超過。對連接電纜段的2km架空線路應架設避雷線作為進線段保護。

2.3.2 AIS配電裝置出線過電壓保護配置

對于35kV～220kV架空線路，應有進線段保護，新建35kV～220kV變電站出線應裝設出線側避雷器，出線側避雷器的安裝位置應選擇在變電站內。現有35kV～220kV變電站出線應加裝出線側避雷器，出線側避雷器的安裝位置宜選擇在變電站內，若無條件，可選擇安裝在出線終端塔上。若變電站全部出線都配置了避雷器，母線上可不安裝避雷器，但應校核極端運行方式下的保護距離，不滿足要求時，應安裝母線避雷器。220kV及以下架空線路與電纜混合線路，在電纜與架空線的連接處應裝設避雷器F1，其接地端應與電纜金屬外皮連接。

3.總結

電廠一次設備防過電壓設計應從內部過電壓和防雷過電壓方面考慮，內部過電壓中的穩(wěn)態(tài)過電壓有可能長期存在，為保護電廠的安全運行，應采取必要措施防止穩(wěn)態(tài)過電壓的存在。超高壓長距離線路采用并聯(lián)容量適當的并聯(lián)電抗器加中性點小電抗器方式可將內部過電壓限制到很低的數值，再輔以斷路器加并聯(lián)電阻和氧化鋅避雷器，可極大地提高超高壓線路的安全可性。

【參考文獻】

[1]劉青，張玉峰.220kVGIS變電站雷電過電壓防護措施的研究[J].高壓電器，2008，44（4）.

[2]葉輝，劉祖高.水電廠電氣一次設備過電壓保護措施探討[J].電源技術應用，2013（12）.