試論電力系統過電壓的產生與保護

馬琳琳

大慶油田電力集團電力營銷公司讓胡路營業所

試論電力系統過電壓的產生與保護

馬琳琳

大慶油田電力集團電力營銷公司讓胡路營業所

文章首先闡述了過電壓的概念，并簡單介紹產生原因與類型，為制定保護措施打下基礎。其次重點介紹幾種常見過電壓的生成原因與保護方案，從技術角度分析了避免過電壓產生的方法，具有極強的可行性。可解決電力系統在運轉中受到電磁干擾的問題，營造安全穩定的使用環境。

電力系統；過電壓；保護技術

一、電力系統過電壓的概念

用電設備在導通情況下內部會有電流經過，由于供電系統組成線路眾多，除正常流經的電壓外，還會產生一部分干擾電磁波。也就是常說的過電壓。電力系統的承載能力是有限的，當加上這部分過電壓后很容易發生危險，設備的某部分電壓突然增高，而其他部位不變。這種情況并不屬于正常運轉，系統繼續供電很容易被損壞。

過電壓可能是由系統故障造成的，電力系統大部分設備導線暴露在室外，發生雷雨天氣后很難保障其安全。根據產生形勢將其分為兩種，首先是受天氣環境影響出現的大氣電壓。其次是故障造成的內部電壓，在導線分部密集的部分最容易產生，會影響到電壓的正常流動，造成設備內部環境紊亂，電力系統不能正常使用。工作人員在閉合導通裝置時有瞬間電壓產生，要大于正常使用的量，并且在電力系統中長時間存在，并不會隨著使用時間增長而消失。通過檢測電力系統的電磁波可察覺到過電壓，系統故障和操作原因產生的過電壓都可以通過技術手段避免。但雷電擊中產生的瞬間電壓增大則很難徹底解決，需要在電力系統中安裝合理的避雷設施，并保障可應對雷電災害。

二、過電壓產生的原因

1、操作過電壓產生的原因及解決措施

電力系統在使用中容易受過電壓的影響，下面以內部產生因素為例，詳細分析產生的原因以及各種突發情況的解決對策。因操作原因所致的過電壓如下。

(1)切除空載電路

電力系統中沒有連接負載的部分需要切除，減少總系統的供電壓力，也可保護設備安全。在切除過程中，空載導線中會留有一部分電壓，這部分電壓在切除后便進入到電力系統中，因此產生了過電壓。在切除階段產生的電磁干擾最為常見，并且具有極強的不穩定性，過電壓的大小很難預估，總系統中異常升高的電壓打破了原有的通電功率。若不及時解決會對系統的安全穩定造成影響，測量到的參數也會失去精準度。

(2)切除空載電路過電壓的解決措施

空載電路部分并沒有接用電設備，但卻與電源端相接，系統導通時，在其內部會形成預備電壓。此時電磁振動頻率較高，而空載中的過電壓并不會被消耗盡，因此要在產生階段下功夫，阻止對電力系統產生影響。可在系統中安裝抗干擾能力強的斷路設備，接收到指令后可自動切斷空載部分。電力系統中必須選取合適的點接地，可將過電壓傳輸至地下，避免多余的電壓進入系統中。運行時可使用測量儀器來檢驗各點的導通情況，發現有干擾電磁波后立刻停止設備運轉，通過技術手段將其排除，避免發生使用危險。

2、諧振過電壓產生的原因及解決措施

諧振過電壓是由于在電網中，電容和電感元件的參數組合不合理而產生的，從而最終導致諧振的產生，這種過電壓具有倍數高且持續時間長的特點。而引起諧振過電壓產生的原因有以下幾種：

(1)線性的諧振過電壓

電力系統的部分線路構成特殊。其中并不含有金屬元器件，系統頻繁的在最大電流與最小電流之間切換，形成了震蕩。線性震蕩具有一定的周期性，在這以過程中很容易產生過電壓。隨著震蕩時間的增長，電磁干擾現象會逐漸明顯，使電力系統的過載增大，不能正常使用。

(2)鐵磁諧振過電壓

過電壓自身是一種電磁波干擾，電力系統在運轉過程中很容易受到過電壓的影響，各項參數在測量時會發生變化，計算總功率若不將其去除最終結果會增大，失真。鐵在用電設備中最為常見，具有眾多優良性質，但同時也存在不穩定因素，很容易產生鐵磁干擾。當系統呈飽和狀態時，檢測系統內部各項參數，若超出額定范圍，則產生了過電壓。是因為在諧振回路中由帶有鐵芯的電感元件所構成的，因此，帶有鐵芯的電感元件非常容易出現飽和的現象，這樣就會使得回路中的電感參數形成非線性的圖像。

(3)參數諧振過電壓

電力系統僅在發生故障或者超負荷運行時才會產生諧振，其中參數諧振的產生是由于回路所用時間較長，其中某一部分元件受到電磁波干擾，造成電壓振蕩。為避免此類問題發生，應對電子元件的運轉周期進行調整，減少其中存在的時間差。對感染磁場進行處理，將影響因素降至最小。

3、大氣過電壓產生的原因及解決措施

大氣過電壓又稱為外部過電壓，包括對設備的直擊雷過電壓和設備上感應的過電壓。其中，雷電過電壓是最為明顯的一項內容。而且雷電過電壓的保護是用來限制過電壓的一種最為重要保護措施。其中具體介紹以下幾種保護方式。

第一，架空送電線路的防雷保護

架空送電線路的防雷保護措施主要有:采用避雷線，減少導線受到直擊雷的次數。由于雷擊事故中主要是一些單相接地，那么，電網中性點可以采用不直接接地的方式來進行避雷。

第二，變電站的防雷保護

在變電站,對直擊雷的保護常常采用避雷線對侵入波采取防護措施。

第三，電纜線路的防雷保護

電纜線路一般不會遭到直擊雷,因為雷電過電壓是從連接的架空線路進入的,所以要對雷電侵入波進行有效的保護。

第四，架空配電網的防雷保護

首先，要采用絕緣水平的絕緣子,這樣可以減少切除故障的時間,從而減少雷擊跳閘率和斷線等事故。

三、電力系統過電壓的解決措施

對于電力系統過電壓，我們應到高度的予以重視，首先要增加避雷器，而且要對變電站進行一些技術改造，還要同時加置氧化鋅避雷針、改變電容、電感參數。其次還要安裝防止操作過電壓保護裝置，以便徹底解決操作過電壓對電氣設備安全運行的危害。最后，還要在系統中性點裝上自動調諧接地補償裝置，這也是從根本解決這一問題的最好方式。

小結

電力系統的穩定與安全關系到地方經濟的發展，過電壓一直是影響用電設備使用的不穩定因素。對此，技術人員要豐富自身知識儲備，細致觀察系統的使用情況，通過技術手段解決過電壓的產生，營造安全穩定的用電環境。明確過電壓的產生原因后還需要基層工作人員積極配合，與技術人員共同完成電力系統保護工作。

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