電氣一次設備過電壓保護措施討論

李曉泉

摘 要：過電壓主要是指超過電力系統正常承載幅度的電壓，幅度較小的電壓對電氣設備的危害程度也比較小，在后期的維護檢修下作中可以做適當的調整，但是一日_電壓超過正常幅度形成大幅度的電壓就容易對電氣設備產生危害，甚至損毀電力設備引起大規模的斷電現象，因此，這種情況要引起我們的格外重視。

關鍵詞：電氣；一次設備；過電壓；保護措施

前言

由于電力系統對電壓有著一定的要求，無論是應用在生活中還是工業生產中的電壓，一旦超過使用限度就會造成電氣設備的損壞，影響整個電力系統的正常運轉，甚至對人們的生活帶來難以彌補的損失，因此，本文通過對過電壓的危害進行分析，針對其設計原則對電氣一次設備電壓的保護措施提出幾點建議。

1、外過電壓和內過電壓的危害分析

電氣設備長期日以繼夜的高負荷下作難免會出現各種問題，但是由于上述情況產生的過電壓是造成電力設備損壞的主要原因。因此，在對電力設備的進行保護時要考慮多重因素，電氣設備不僅要承受正常電壓還要能接受一定范圍內的過電壓，這樣才能保證電力系統的正常運行，進而降低電氣設備的運行成本。

1. 1外過電壓的危害

過電壓可以分為兩類，一種是外過電壓，一種是內過電壓，其中外部過電壓又被稱作雷擊過電壓，主要是由外部的雷云放電所引起的過電壓。對于外部過電壓的高低程度取決于雷云放電的大小，要想減小外部過電壓產生的影響，可以通過對電氣設備自身質量的改善來防止過電壓帶來的損害。

1. 2內過電壓的危害

內過電壓主要分為三種電壓，下頻過電壓，操作過電壓和諧振過電壓。與外過電壓相比，內過電壓則是由內部系統故障引起的過電壓，在這幾種內部過電壓中諧振過電壓是危害性極強的一種電壓，由于其具有巨大的破壞性會直接影響到中低壓電網的正常運行，以至于后期的修復下作開展十分困難。

2、過電壓產生的原因

2.1 電力外輸線路原因

遠距離高壓專用輸電線路是許多水電廠店里外輸線路的主要方式，這種輸電方式由于輸電路程遠，情況較為復雜，應作為過電壓保護措施的重點對象。 在水電廠實際運行操作中，發電機容易產生勵磁現象，由物理學相關理論可知，勵磁現象會導致電磁的擾動，從而容易使電氣設備形成過電壓。 此外，由于各種因素（電容效應、不對稱接地等），輸電線路的空長線在輸電的過程中也可能形成過電壓。

2.2 出線設備原因

風雨雷電等極端自然現象是形成外部過電壓的主要因素，在實際工作中很大程度上，會影響水電廠的電網路線，尤其是出現雷電情況。 因為雷電是直接可以和輸電線路接觸的，這樣很可能引起電力系統發生跳閘現象， 從而嚴重的影響到輸電線路。

2.3 主變壓器原因

主變壓器側斷路器存在的開斷空載現象是水電廠經常會出現的問題，在這種情況下，就會伴有斷流器切斷微弱電流的情況發生，根據物理學的相關原理與公式可知，當磁場能量完全轉化為電能時， 繞組上的電容電壓會呈最大值， 通常情況下，過電壓與主變勵磁及繞組電壓成正比，也就是說，繞組和主變勵磁很大程度上影響著電壓值的高低， 因此主變壓器也是過電壓產生的原因之一。

2.4 發電機的中心點原因

水電廠都是將一個高電阻接變壓器上連接發電機的中性點，然后再將分別這兩個設備接地使用。 變壓器的變比值相對較高，可以阻止電氣設備發生過電壓過高的現象，這樣就可以將發電機中性點的絕緣壓力降低；與此同時，有的工廠會通過變壓器減少電壓值的變化幅度，來避免諧振過電壓的產生，然而這種措施很可能由于電氣設備存在絕緣地帶， 而對使用壽命帶來極大影響。

3、電氣一次設備過電壓保護設計所應遵循的原則

無論是外部過電壓還是內部過電壓都會對電氣設備造成一定程度的危害，嚴重影響電網系統的正常運行，因此，在電氣一次設備過電壓保護設計的過程中應當遵循以下原則：

首先，電氣一次設備在進行保護設計時要考慮多方面的因素，充分考慮外過電壓和內過電壓的保護問題，使電氣設備的絕緣不僅能夠承受正常電壓值還要能承受一定范圍內的過電壓，防止電氣設備的遭受損害，以保證電力系統的安全正常運轉。

其次，協調防過電壓設備與電壓水平之間的各項技術參數，使各項技術參數得到有效配合，例如防過電壓設備中的避雷器等裝置的保護水平要不高于電氣設備的過電壓水平，從而確保電壓設備的正常使用，同時延長電力設備的使用壽命。

最后，對于外送線路的下頻過電壓要給子一定的重視，由于下頻過電壓是由一定的電容效應或者是電網運行的而變化而產生的，會直接影響出線避冒器的額定電壓同時也決定了維護電力系統正常運行的電氣設備的絕緣水平以及出線斷路器的電阻熱通量，針對這種情況，要通過科學的計算與分析來降低下頻過電壓帶來的危害。此外，在設計過程中，諧振過電壓也需要爭取處理各項參數的組合，從而保證電力系統的穩定運行。

4、保護措施

4. 1輸電線路過電壓保護

內過電壓中的下頻過電壓是絕緣配合的基礎，下頻過電壓一旦出現異常攀升不僅會影響到操作過電壓，同時也會影響到電氣設備的絕緣強度和出線斷路器的絕緣電阻的熱容量導致電氣設備產生故障。因此在計算外送線路的下頻過電壓的時候要充分考慮到各種故障的影響，例如兩相接地故障、單向永久接地故障等，可以通過降低機組的運行電壓，設置遠眺對側開關，機組進相運行等方式對過電壓進行保護。

4. 2出線設備的過電壓防護

由于環境因素的影響，電氣設備暴露在外部環境下很容易受到雷擊的影響，造成跳閘或者斷電的現象，為了應對這種情況的產生，可以采取拉長線空地架高的方式進行預防，另外為了降低雷擊對出線設備的危害可以在出線設備上安裝避雷針，有效防止內部系統電壓過大導致的設備損壞情況，為電力設備的正常運轉提供有效地保障。除此之外，還可以利用高電壓、高質量的電氣設備來防止過電壓的危害，例如在電纜連接的戶外部分采用金屬保護套，利用氧化鋅的電阻進行接地設計，在戶內終端部分直接與接地箱連接實現接地，從而能有效的保護電力設備的安全穩定運行。

4. 3電壓保護

針對電壓的保護方面可以采用SSP系列變壓器當做主變壓器，SSP系列的高壓繞組和低壓繞組的有效值都在安全范圍之內，擁有良好的沖擊和絕緣水平。變壓器的結構采用的都是特殊結構，具有高磁導率，通過交叉換位而來的復雜糾結式電阻能夠保證電力設備的過電壓在額定電壓的兩倍以內。主變高壓側采用的是中性點直接接地的方式，同時設置避雷針等保護裝置可以有效的避免主變低壓側設備遭受雷擊。這種保護方式不僅經濟實惠還能保證電氣設備的安全與穩定，可謂一舉兩得。

4. 4出口斷路器過電壓保護

斷路器是電力系統中常用的電力設備，需要對發電機兩端連接的電容器進行并聯來降低過電壓，同時還需要增加斷路器的滅弧能力保證開關。另外，還可以通過變壓器的測壓和設置保護裝置來確保大容量的高壓限流熔斷組合。通過利用保護裝置可以有效的保護電氣設備的絕緣性，降低過電壓給電氣設備帶來的損害。

5、結語

電氣一次設備能夠維護電網的穩定運行，為人們的生產生活中的電力供應提供保障，因此，采取相應的措施對電氣設備進行電壓保護已經成為電力行業發展的必然趨勢，所以對電氣一次設備的保護只有從輸電線路、出線設備、電壓保護以及出口斷路器等方面進行綜合考慮才能保證電力系統安全運行，從而減少損耗增加經濟效益和社會效益。

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