電力系統的過電壓防護技術

摘要：過電壓是影響電力系統運行的電磁擾動現象，電力系統的電路元件包括架空輸電線路、變壓器、電纜線路、旋轉電機的繞組以及母線。一旦線路系統內部出現誤操作或運行故障、遭受雷擊等情況，就會產生電磁暫態的現象，進而出現過電壓，過電壓對電力系統的危害極大?；诖?，本文探討了過電壓以及電力系統過電壓防護的重要性，并分析了電力系統的過電壓防護技術，僅供相關部門進行參考借鑒。

關鍵詞：電力系統；過電壓；防護技術

引言

隨著我國社會經濟的快速發展和人們生活水平的增強，社會大眾和各行各業對電力資源的使用和需求不斷提升，電力資源在人們日常生活、工作和學習中發揮著十分重要的作用。電力供電系統能否正常運行直接與我國國計民生息息相關，安全運轉也是電力部門強調的重要課題。如何確保電力系統正常運行是電力部門最為關心的課題。因此，電力部門的工作人員應對電力系統過電壓防護技術、電氣設備檢測檢修等工作進行熟練掌握。

1、過電壓概念

通常情況下，過電壓是一種出現在交流電裝置上的電壓，過電壓會對電力設備造成不同程度的損害，是峰值比正常運行下的最大穩定電壓還要大的電壓，因突發性較強，對電力設備的危害較大。根據其產生原因不同，可以將過電壓劃分為外過電壓和內過電壓兩種類型。前者是因雷電引起的過電壓，自然中大氣雷云對大地放電的過程中，使得電氣設備過電，進而出現過電壓，包括直擊雷和感應雷兩種。直擊雷產生的過電電壓值較大，對電力設備的危害也極為嚴重，部分直擊雷過電壓會將電力設施的絕緣防護裝置損壞，進而出現電力設備故障。

內過電壓則是出現在電力系統內部的過電壓，大都是電力系統內部運行方式發生變化引起的，主要有暫態過電壓、操作過電壓和諧振過電壓。其中暫態過電壓是因操作斷路器或斷路器出現故障而產生的過電壓，其產生原因是空載長線的電容效應或甩負荷過電壓等；操作過電壓則是對電氣設備進行的短路或斷路操作而產生的過電壓，該類型過電壓的持續時間不長，且衰減時間極快，借助于性能較高的避雷器可對操作過電壓的電壓水平進行限制；諧振過電壓是在操作電容元件或電感元件或這些元件出現故障而產生的震蕩回路，諧振過電壓會損害電力系統內的元部件，輕則會熔斷熔斷器，重則會導致避雷器出現爆炸事故。由于過電壓的出現會縮短電力系統的使用壽命，甚至是出現故障問題，進而產生大范圍的用電困難，應將電力系統的過電壓防護工作做好。

2、電力系統過電壓防護的重要性

通常情況下，電力系統產生過電壓的關鍵因素是過電壓故障、系統故障或雷電災害等。作為重要的電力樞紐，變電站是多條輸電線路互相交匯的交點，其重要性不言而喻，但是在該過程中，遭受雷擊的概率也隨之增強，高達58%以上，一旦雷電擊中電力系統，就會產生嚴重的雷電災害事故，進而導致大面積的停電。因此，預防和避免雷電災害等事故的出現，對于電力系統的安全運行十分重要。在設計電力系統指出，就應該考慮到雷電災害造成的危害和雷電災害等事故引發的過電壓防護等問題，并且對其進行深入研究和探討。對于電力系統工程來說，由于雷電災害等事故產生的極端過電壓，在破壞電力系統的同時，還會造成大范圍停電和輸電線路受損的情況。另外，結合電力系統雷電災害事故，若電流在瞬間積聚會導致輸送電流的負荷大幅度增強，進而損壞電力相關設備，甚至是引發嚴重的安全事故。因此，做好電力系統的過電壓防護具有十分重要的現實意義。

3、電力系統過電壓防護技術

3.1雷擊過電壓防護技術

對于電力系統雷擊過電壓的防護技術，主要從以下幾方面著手：①對于外電網聯絡的電源架空線路，電壓等級幾乎超過了100kv，為了防止線路遭受直擊雷的危害，應對其單獨設置避雷線。在設計廠區線路的過程中，應嚴格按照設計規范獨立設置多支避雷針；若配電裝置的電壓超過110kv，也應該設置獨立的多支避雷針，在安裝避雷針時需嚴格按照規范要求。②對于外源架空線路，應將避雷針安裝在進線開關前，以抑制過電壓對外線路的危害，這也是預防電力系統過電壓的關鍵。③因大部分的變壓器都在室外安裝，高壓側以架空線為主，此時需將避雷針安裝在高壓側，在變壓器中性點上安裝間隙放電保護裝置。④在條件許可的條件下，可對6/10kv裝置變電所的配空線路與變壓器進行串接，隔離開電網和架空線路，應始終確保變電所配空線路回路上安裝的避雷器規格同規范要求相符。

3.2內部過電壓防護技術

為了將電力系統內部過電壓防護工作做好，應從以下幾方面出發：①在選擇6-10-35kv系統中性接地點方式上，為了有效抑制過電壓，在接地過程中應保證電阻值達到最小或者中電阻。若發電機處于事故解列的狀態，禁止開展內部過電壓防護。②為了做好內部過電壓防護，應保證斷路器三相同期性能。③應始終確保電動機、發電機和變壓器三相繞相的直流電阻不平衡率不超過規定數值。④對于規格為35kv的開關柜，應盡量選用氣體絕緣組合電器的GIS，其相關的設備最高工作電壓分布在40.5kv左右。

3.3加裝電壓保護器

為了確保電力系統持續、安全運行，應將電壓保護器加裝到電力線路中。對于新型的電壓保護器來說，可以直接安裝在電纜分支箱等終端，通過安裝電壓保護器，可以有效保護高壓引線電纜，還能取代接地保護箱。將大容量保護器應用到電力系統中，實現三芯通電，可起到保護電纜護層的目的。對于單芯電纜的電壓保護器，在遇到電流后，部分磁力線會與金屬護套交鏈，此時在護套中就會產生感應電壓。隨著通過導線的電流和電纜長度的增加，感應電壓值會隨之上升，若通過的電纜較短，電流越低，感應電壓也隨之下降。此時的絕緣等級下降，會縮短電纜安全使用壽命，在安裝單芯電壓保護器時，一端進行接地，一端連接保護器。這種連接方法可以確保通過電壓時，對應的電流得以釋放，以確保設備和系統安全。

結論：

綜上所述，在社會經濟快速發展的大背景下，人們日常生產、生活和工作的過程中都與電能密切相關，電力系統的安全、穩定運行直接對社會經濟發展產生影響。過電壓是影響電力系統正常運行的重要因素，一旦電力系統出現過電壓事故，將會對電力系統電能的正常供應和設備正常工作造成嚴重影響。因此，應結合實際電壓等級，有針對性的分析內部過電壓情況，以找出過電壓事故出現的根本原因，進而采取科學有效的過電壓防護技術，確保電力系統電能供應的穩定性水平。

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作者簡介：胥俊（1987-），男，漢族，江西省撫州市南城縣人，本科學歷，從事：機電工程。

（作者單位：江西愛勞電氣安全技術有限公司）