電氣一次設備過電壓保護措施探討

徐康

摘 要：在國民經濟發展水平明顯提高、社會大眾用電量激增的情況下，中國電廠的建設受到重視，電廠數量、規模都不斷增大，對社會經濟的發展產生了重要的影響。但是在電廠的運行過程中，往往會出現電氣設備過電壓現象，造成巨大的影響。因此十分有必要針對電氣設備過電壓保護進行研究，在明確具體情況的基礎上，提出保護方案，維護電氣一次設備的穩定運行。

關鍵詞：電氣一次設備 過電壓 保護措施

中圖分類號：TM862文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）10-0218-01

在電力系統的運行過程中，一般對穩定電壓值的要求相對較高，特別是在特殊情況下如果形成了電壓異常升高的問題，就會導致出現電磁波動的問題，電壓超過電力系統承受力，形成電力設備損壞的情況。因此為了保障電力設備的穩定運行，在電力系統運行方面要針對電氣一次設備過電壓進行研究，明確過電壓的影響、產生的原因等，制定合理的過電壓保護方案，避免過電壓對電氣一次設備產生嚴重的不良影響。

一、過電壓的概念和特點

過電壓顧名思義就是超過標準工作幅度的電壓，過電壓會對電氣一次設備的運行造成嚴重的危害。一般情況下，過電壓的幅度存在明顯的差異，如果是小幅度的過電壓則不會對電氣一次設備產生巨大的危害，而如果是大幅度的過電壓，則會對電氣一次設備造成毀滅性的打擊[1]。因此電氣一次設備過電壓問題要引發高度重視。對過電壓的類別進行劃分，能分為內部過電壓和外部過電壓，外部過電壓的形成與自然因素存在直接的關系，內部過電壓的形成往往受到電氣系統內部能量變化的影響，主要涉及到諧振過電壓、工頻過電壓以及操作過電壓幾個方面，不同類型的過電壓對電氣一次設備的影響存在差異，需要結合實際情況進行具體分析，制定有針對性的過電壓保護方案。

二、過電壓對電氣一次設備的影響

過電壓的幅度和分類等決定其形成過程中對電氣一次設備的影響存在明顯的差異。在研究中對過電壓的影響進行分析，能看出電廠電氣一次設備的主要用途是發電、配電以及傳輸，結合電氣一次設備的應用情況加以探究，可以發現外部過電壓幅度大小與雷擊強度存在直接的關系，電氣設備承受雷擊的強度不同過電壓對電氣設備產生的危害也存在明顯的差異[2]。諧振過電壓的危害一般相對較大，是破壞性最強的內部過電壓，能對中低壓電網產生直接的危害，并且持續時間長，在電氣一次設備損壞后后期修復難度大。操作過電壓對電氣一次設備的影響主要體現在操作開關狀態方面，并且其影響呈現出成倍增長的情況，也會對電氣一次設備產生大程度的影響。工頻過電壓的影響較小，但是需要注意的是如果處于超高壓狀態并且正在實施遠距離輸電時產生工頻過電壓，則會對電氣一次設備運行產生直接的危害。

三、過電壓產生的原因

1.電力外輸線路因素

在電廠開展輸電工作過程中電力外輸工作往往會選擇遠距離高壓專用輸電線路，這種線路的應用能提高輸電效率，但是受到路程遠、情況復雜的影響，往往會出現過電壓問題。在電廠實際操作方面，發電機的運行會引發勵磁問題，進而擾動電磁，最終造成電氣設備運行方面形成過電壓的情況。此外，在電容效應、不對稱接地等因素的影響下，遠距離高壓專用輸電線路輸電方面也會出現過電壓的問題。

2.出線設備因素

出線設備方面過電壓問題的形成與風雨雷電等極端自然現象存在關系，可以說風雨雷電等自然現象是導致出現出線設備外部過電壓的最重要因素之一。在電廠實際工作中，如果出線設備受到風雨雷電等極端天氣的影響，會引發電力系統跳閘的問題，嚴重的情況下會對輸電線路產生不良影響，引發過電壓問題。

3.主變壓器因素

在電廠實際運行過程中主變壓器側斷路器往往會出現開斷空載問題，在主變壓器出現問題后，通常情況下會伴隨出現斷流器切斷微弱電流的狀況，按照物理學理論，在磁場能量完全實現對電能的轉化時，繞組電容電壓會受到影響明顯的增大，此時過電壓、繞組電壓以及主變勵磁之間存在正比例關系，繞組和主變勵磁增加的情況下電壓值也會隨之增加，因此可以得出主變壓器方面的因素也會導致過電壓現象[3]。

4.發電機的中心點因素

電廠生產工作中往往會選擇將發電機中心點連接到高電阻接變壓器上，然后在分別針對設備實施接地處理，便于使用。在設備運行方面，高電阻接變壓器變比值明顯偏高，能有效控制電氣設備出現過電壓過高的問題，有效降低中心點絕緣壓力。同時，部分電廠會借助變壓器對電壓值的變化幅度加以控制，規避諧振過電壓的問題，但是這種措施在實際應用中往往會由于電氣設備自身絕緣地帶，影響使用壽命，對過電壓保護產生消極影響。

三、電氣一次設備過電壓保護措施

針對電氣一次設備過電壓保護工作，對于保護措施的探索，需要結合不同的工作方向制定差異化的工作方案，提高過電壓保護工作水平，促進電氣一次設備的穩定運行，使電廠高效化發展過程中能創造更大的經濟效益和社會效益。

1.設備雷擊過電壓保護

電氣一次設備遭受雷擊產生的過電壓是形成外部過電壓的最重要因素，因此在電廠開展過電壓保護工作的過程中，要注意重點從兩個方面采取保護措施。

其一，加強對出線設備的保護。電廠運行方面借助架空方式完成對出線設備的架設，能加強對出線設備過電壓的保護，在具體工作中主要是采用降低雷電直擊線路中絕緣子閃絡的次數，避免雷電擊中線路，對線路行程保護，使電氣設備跳閘的幾率能得到有效的控制，避免電氣設備行程過電壓的問題。電廠在架空出線的過程中，一般會開展試驗分析工作，合理采用塔桿接地的方式，科學有效的降低雷擊過電壓不良影響[4]。

其二，鋪設多種防雷保護裝置，一般所設置的避雷裝置涉及到防雷接地、GIS設備以及電容器組等，在這些設備的集中保護下，能實現對過電壓危害的有效控制，降低雷擊過電壓保護的不良影響，提高電氣一次設備過電壓保護工作效果。

2.設備內部過電壓保護

針對設備內部過電壓保護，一般會采用人為控制的方法，制定多種類型的保護方案，突出電氣一次設備過電壓保護工作的整體效能。

其一，降低突發事件引起的負荷突變過電壓形成幾率。在具體開展實踐操作工作的過程中，如果出現突發事故往往會形成電壓急劇升高的情況，引發電氣一次設備過電壓的問題。所以要人為關注突發事件的預防和處理工作，可以嘗試在電機側裝設相應的勵磁系統，對電樞反應情況實施合理化的控制，也可以引入限制空載線路的手段對長線路電容效應實施科學化的控制，亦或是在良種方法的協同作用下，降低突發事故引發過電壓問題對生產工作的不良影響[5]。

其二，降低電氣設備老化引起的負荷突變過電壓形成幾率。在電廠運行方面，電氣設備老化或者相關的因素也會造成接地故障的問題，引發過電壓的情況。因此按照數據計算結果，綜合分析單相接地產生的電壓值，要對避雷設備滅弧電壓實施有效控制。一般情況下，避雷器直接接地相電壓應該控制在正常電壓0.8倍的范圍內，提高避雷針的使用壽命，減少有電氣設備老化引發過電壓問題。

3.主變壓器過電保護

由于主變壓器產生的過電壓問題往往與斷路器滅弧能力強弱、開斷空載變壓器功率大小存在直接的關系，因此針對主變壓器開展過電保護工作的過程中，要注意結合這兩個點進行探究。按照W=0.5·LB·I02+0.5X公式以及能量守恒定律能進行合理化的推導，在磁場能實現對電能的完全轉化時，繞組電容電壓值會達到最大的狀態，此時電廠為了開展過電壓保護工作，可以使用糾結式繞組增加繞組的電容容量，并同時設置接地措施實現對主變高壓器的有效保護[6]。在開展主變壓器保護工作的過程中，可以嘗試在主變低壓PT柜內，適當的安裝避雷設備，降低主變低壓側受到雷擊產生過電壓的問題，確保在達到安全生產標準的情況下，能實現對工程運行成本的科學合理控制。

結語：

綜上所述，在深入推進國民經濟建設和發展的社會背景下，我國用電量呈現出逐漸激增的發展態勢，對電場電力生產工作的開展提出了更高的要求。因此在電廠運行生產方面，為了能對電氣一次設備過電壓現象實現有效的控制，降低電氣一次設備過電壓產生的消極影響，就要針對過電壓形成的影響和成因等進行分析，重點針對過電壓保護工作的開展進行深入系統的探究，確保所得出的研究結果能為電氣一次設備穩定運行提供相應的支持和保障。

參考文獻

[1]查建華.萬安溪電廠電氣一次設備過電壓保護問題與對策探討[J].福建水力發電，2017（2）：45-46.

[2]羅樂.電氣一次設備過電壓保護措施探討[J].通訊世界，2017（12）：173-174.

[3]王久建.電廠電氣一次設備過電壓保護措施探討[J].黑龍江科技信息，2016（23）：251.

[4]蘇瑞林.試論電廠電氣一次設備過電壓保護措施[J].無線互聯科技，2015（20）：133-134.

[5]韓春輝.試論電廠電氣一次設備過電壓保護措施[J].科技與企業，2015（7）：179.

[6]郭翔.電廠電氣一次設備過電壓保護措施探討[J].通訊世界，2014（14）：51-52.