淺析電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

王躍

摘 要：隨著社會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的要求不斷提高，維護(hù)電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性越來(lái)越重要，尤其要重視電氣過(guò)電壓保護(hù)問(wèn)題。主要分析了電氣過(guò)電壓的種類和形成原因，探討了電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)；電力系統(tǒng)；電氣設(shè)備；大氣過(guò)電壓

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.154

我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電力的需求量在不斷增加，對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性要求也在逐漸提高。因此，如何維護(hù)電氣設(shè)備的安全成為了重要問(wèn)題。電氣設(shè)備受過(guò)電壓的影響較大，需要采取合理的電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)措施。由于電氣過(guò)電壓的種類和形成原因較多，且較為復(fù)雜，所以，工作人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，詳細(xì)分析各種過(guò)電壓的特點(diǎn)和成因，進(jìn)而積極采取有效、合理的防護(hù)措施。

1 電氣過(guò)電壓的種類和形成原因

在電氣設(shè)備運(yùn)行中，可能會(huì)受到過(guò)電壓的干擾。具體而言，過(guò)電壓指的是電壓異常升高現(xiàn)象，是電磁擾動(dòng)的一種表現(xiàn)。電氣過(guò)電壓的種類和形成原因主要有以下4方面。

1.1 操作過(guò)電壓

在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，電氣設(shè)備的外部是絕緣的。但操作會(huì)引發(fā)電力系統(tǒng)的變化，如果存在操作不當(dāng)，很可能導(dǎo)致局部電壓超出系統(tǒng)規(guī)定的額定電壓，進(jìn)而引發(fā)過(guò)電壓的現(xiàn)象。需要注意的是，內(nèi)部過(guò)電壓具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，毫無(wú)規(guī)律可言，難以有效控制。

1.2 工頻過(guò)電壓

引發(fā)工頻過(guò)電壓的原因主要包括線路空載時(shí)的容升效應(yīng)等。工頻過(guò)電壓的倍數(shù)一般不高，但通常會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。引發(fā)工頻過(guò)電壓對(duì)絕緣電氣設(shè)備的損害較小，但會(huì)對(duì)工作人員的安全造成很大的威脅。降低工頻過(guò)電壓的措施主要是在線路上安裝并聯(lián)電抗或架設(shè)良導(dǎo)體避雷線等。

1.3 諧振過(guò)電壓

諧振過(guò)電壓的產(chǎn)生與電感元件、電容元件有很大關(guān)系。具體而言，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，電感和電容元件易產(chǎn)生振蕩回路，進(jìn)而發(fā)生諧振、引起系統(tǒng)諧振過(guò)電壓。諧振過(guò)電壓的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)、危害較大，尤其是會(huì)嚴(yán)重影響中、低壓電網(wǎng)的運(yùn)行；會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成一定的破壞，比如導(dǎo)致設(shè)備的絕緣性能降低或燒壞設(shè)備等。然而，目前很難有效地控制諧振過(guò)電壓，常用辦法是優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)線路運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種情況，從而嚴(yán)格控制串聯(lián)諧振回路。

1.4 大氣過(guò)電壓

大氣過(guò)電壓是由雷擊引起的，從電源的性質(zhì)角度分析，云放電的過(guò)程相當(dāng)于電流源作用的過(guò)程。因此，當(dāng)電力線路受到雷擊后會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。大氣過(guò)電壓具體分為3種，即反擊過(guò)電壓、感應(yīng)雷過(guò)電壓和直擊導(dǎo)線過(guò)電壓。大氣過(guò)電壓的特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短、沖擊力非常大，且具有很大的破壞性。雷擊越強(qiáng)，所產(chǎn)生的過(guò)電壓量就越大，但大氣過(guò)電壓與設(shè)備的等級(jí)之間沒(méi)有關(guān)系。

2 電氣過(guò)電壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 勵(lì)磁變壓器的過(guò)電壓保護(hù)

勵(lì)磁變壓器的應(yīng)用十分廣泛，做好其過(guò)電壓保護(hù)十分重要。一般而言，勵(lì)磁變壓器的過(guò)電壓保護(hù)通常使用無(wú)間隙避雷器。具體而言，還應(yīng)注意以下2個(gè)方面：①氧化鋅電阻在正常情況下不導(dǎo)通動(dòng)作，也不能進(jìn)行連續(xù)性動(dòng)作，因?yàn)檫@樣會(huì)直接引起非線性電阻老化，進(jìn)而引發(fā)短路現(xiàn)象。此外，100 Hz的連續(xù)過(guò)電壓也不能采用非線性電阻的形式吸收。②大部分過(guò)電壓都用氧化鋅電阻吸收和保護(hù)。為了有效保證勵(lì)磁變壓器的正常運(yùn)行，國(guó)家頒布了相關(guān)的法律和規(guī)定對(duì)其進(jìn)行規(guī)范和控制。普通的避雷器在產(chǎn)生過(guò)電壓的過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重超出絕緣程度，進(jìn)而無(wú)法達(dá)到絕緣效果。因此，勵(lì)磁變壓器不能使用普通的避雷器。要想確保電力系統(tǒng)的電壓正常，就必須合理調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)。然而，勵(lì)磁變壓器二次電壓會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)指標(biāo)的變化而變化，因此，目前市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)定性的產(chǎn)品。總而言之，對(duì)于100 Hz的過(guò)電壓來(lái)而言，可采用組容器對(duì)其進(jìn)行限制，這是因?yàn)樵谥T多的限制設(shè)備中，只有阻容不會(huì)出現(xiàn)老化問(wèn)題，只要能保證電阻正常散熱，就可以對(duì)電壓進(jìn)行吸收。

2.2 放電間隙保護(hù)

保護(hù)間隙是一種防雷保護(hù)裝置，由2個(gè)金屬電極構(gòu)成。其中，一個(gè)電極固定在絕緣子上，與帶電導(dǎo)線相接，另一個(gè)電極通過(guò)輔助間隙與接地裝置相接，兩個(gè)電極之間保持規(guī)定的間隙距離。保護(hù)間隙的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可起到較好的防雷效果，且利于后期維護(hù)，但自行滅弧的能力較差。放電間隙保護(hù)的間隙結(jié)構(gòu)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(shè)備的絕緣特性配合；雖然球型間隙的伏秒特性最平坦、保護(hù)性好，但它與棒型間隙一樣，都存在間隙端頭易燒傷的缺點(diǎn)，燒傷后間隙距離會(huì)增大，無(wú)法保證動(dòng)作的準(zhǔn)確性。近年來(lái)，角型間隙被廣泛用于配電線路和配電設(shè)備的防雷保護(hù)中。

2.3 防雷保護(hù)

雷電過(guò)電壓中影響較為嚴(yán)重的是侵入波，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成嚴(yán)重的損害。當(dāng)輸電線路中遭遇侵入波時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓現(xiàn)象，電氣設(shè)備容易發(fā)生燒壞和損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)整個(gè)電力系統(tǒng)癱瘓。對(duì)于侵入波引發(fā)的過(guò)電壓，通常要采取多種防護(hù)措施，比如在線路上安裝進(jìn)線保護(hù)、閥型避雷器保護(hù)，從而更好地防治過(guò)電壓。

3 結(jié)束語(yǔ)

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

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〔編輯：張思楠〕