淺析電氣過電壓保護技術的應用

王躍

摘 要：隨著社會對電力系統穩定性和安全性的要求不斷提高，維護電氣設備的安全性和穩定性越來越重要，尤其要重視電氣過電壓保護問題。主要分析了電氣過電壓的種類和形成原因，探討了電氣過電壓保護技術的應用。

關鍵詞：過電壓保護技術；電力系統；電氣設備；大氣過電壓

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.154

我國經濟發展迅速，社會生產和生活對電力的需求量在不斷增加，對電力系統的穩定性和安全性要求也在逐漸提高。因此，如何維護電氣設備的安全成為了重要問題。電氣設備受過電壓的影響較大，需要采取合理的電氣過電壓保護技術措施。由于電氣過電壓的種類和形成原因較多，且較為復雜，所以，工作人員應該根據實際情況，詳細分析各種過電壓的特點和成因，進而積極采取有效、合理的防護措施。

1 電氣過電壓的種類和形成原因

在電氣設備運行中，可能會受到過電壓的干擾。具體而言，過電壓指的是電壓異常升高現象，是電磁擾動的一種表現。電氣過電壓的種類和形成原因主要有以下4方面。

1.1 操作過電壓

在電力系統正常運行的情況下，電氣設備的外部是絕緣的。但操作會引發電力系統的變化，如果存在操作不當，很可能導致局部電壓超出系統規定的額定電壓，進而引發過電壓的現象。需要注意的是，內部過電壓具有很強的隨機性，毫無規律可言，難以有效控制。

1.2 工頻過電壓

引發工頻過電壓的原因主要包括線路空載時的容升效應等。工頻過電壓的倍數一般不高，但通常會持續較長的時間。引發工頻過電壓對絕緣電氣設備的損害較小，但會對工作人員的安全造成很大的威脅。降低工頻過電壓的措施主要是在線路上安裝并聯電抗或架設良導體避雷線等。

1.3 諧振過電壓

諧振過電壓的產生與電感元件、電容元件有很大關系。具體而言，在電力系統出現故障的情況下，電感和電容元件易產生振蕩回路，進而發生諧振、引起系統諧振過電壓。諧振過電壓的特點是持續時間較長、危害較大，尤其是會嚴重影響中、低壓電網的運行；會對電氣設備造成一定的破壞，比如導致設備的絕緣性能降低或燒壞設備等。然而，目前很難有效地控制諧振過電壓，常用辦法是優化電路設計、準確預測線路運行中可能出現的各種情況，從而嚴格控制串聯諧振回路。

1.4 大氣過電壓

大氣過電壓是由雷擊引起的，從電源的性質角度分析，云放電的過程相當于電流源作用的過程。因此，當電力線路受到雷擊后會產生過電壓。大氣過電壓具體分為3種，即反擊過電壓、感應雷過電壓和直擊導線過電壓。大氣過電壓的特點是持續時間短、沖擊力非常大，且具有很大的破壞性。雷擊越強，所產生的過電壓量就越大，但大氣過電壓與設備的等級之間沒有關系。

2 電氣過電壓保護技術的應用

2.1 勵磁變壓器的過電壓保護

勵磁變壓器的應用十分廣泛，做好其過電壓保護十分重要。一般而言，勵磁變壓器的過電壓保護通常使用無間隙避雷器。具體而言，還應注意以下2個方面：①氧化鋅電阻在正常情況下不導通動作，也不能進行連續性動作，因為這樣會直接引起非線性電阻老化，進而引發短路現象。此外，100 Hz的連續過電壓也不能采用非線性電阻的形式吸收。②大部分過電壓都用氧化鋅電阻吸收和保護。為了有效保證勵磁變壓器的正常運行，國家頒布了相關的法律和規定對其進行規范和控制。普通的避雷器在產生過電壓的過程中會嚴重超出絕緣程度，進而無法達到絕緣效果。因此，勵磁變壓器不能使用普通的避雷器。要想確保電力系統的電壓正常，就必須合理調整相應的參數。然而，勵磁變壓器二次電壓會隨著發動機參數指標的變化而變化，因此，目前市場上還沒有出現定性的產品。總而言之，對于100 Hz的過電壓來而言，可采用組容器對其進行限制，這是因為在諸多的限制設備中，只有阻容不會出現老化問題，只要能保證電阻正常散熱，就可以對電壓進行吸收。

2.2 放電間隙保護

保護間隙是一種防雷保護裝置，由2個金屬電極構成。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定的間隙距離。保護間隙的結構比較簡單，可起到較好的防雷效果，且利于后期維護，但自行滅弧的能力較差。放電間隙保護的間隙結構主要有棒型、球型和角型。其中，棒型間隙的伏秒特性較陡，不易與設備的絕緣特性配合；雖然球型間隙的伏秒特性最平坦、保護性好，但它與棒型間隙一樣，都存在間隙端頭易燒傷的缺點，燒傷后間隙距離會增大，無法保證動作的準確性。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中。

2.3 防雷保護

雷電過電壓中影響較為嚴重的是侵入波，會對電氣設備造成嚴重的損害。當輸電線路中遭遇侵入波時，會產生過電壓現象，電氣設備容易發生燒壞和損壞，嚴重時還會引發整個電力系統癱瘓。對于侵入波引發的過電壓，通常要采取多種防護措施，比如在線路上安裝進線保護、閥型避雷器保護，從而更好地防治過電壓。

3 結束語

由于過電壓造成的危害較大，因此，必須采取一定的保護措施，以有效降低過電壓造成的危害，進而維護電氣設備的安全性和穩定性。通常而言，電氣設備不僅要承受正常的工作電壓，還需承受不定時產生的過電壓，這就對電氣設備的安全造成了巨大的威脅，還會影響工作人員的人身安全，最終影響社會的正常生產和人們的正常生活。雷電過電壓和內部過電壓是過電壓的主要形式，其中，內部過電壓又包括操作過電壓、工頻過電壓和諧振過電壓。因此，需要對不同類型的過電壓進行分析，進而采取有針對性的防控措施，以降低過電壓對電氣設備造成的影響。

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〔編輯：張思楠〕