水电厂电气一次设备过电压保护措施研究分析

水电厂电气一次设备过电压保护措施研究分析

黎冬冬

身份证号码：45212719870113xxxx广西投资集团方元电力股份有限公司桥巩水电站分公司

摘要：随着科技的发展，水电厂在基础设施的建设方面得到了进一步完善，另外在电力系统运行的过程中也会出现过电压的问题，这是一种较为常见的现象，但是对于电气设备会产生严重影响，包括电气设备的损害、电力运行的事故，严重的甚至会对工作人员的生命财产安全造成严重的威胁。因此，本文主要对水电厂的电气一次设备的过电压保护措施进行详细地探讨。

关键词：过电压；并联电抗器；避雷器

从总体上来说，电力系统的过电压可以分成多种类型，其中包括大气过电压、工频过电压、操作过电压以及谐振过电压等等。不同种类的过电压会具有不同的特点，在进行电气一次设备过电压保护的过程中，需要对这些类型的过电压进行分析和探讨。只有在充分了解其特点的基础上才能采取切实可行的保护措施。

1.电力系统过电压特点

不同的过电压类型具有不同的特点，因此需要分别从不同的过电压方面来进行分析。

1.1大气过电压

出现大气过电压的现象主要是由于气候条件引起的，主要是电力线路受到雷击之后会产生较强的冲击力，而且雷击的程度越强，出现过电压量也就越大。需要注意的是，过电压与电气设备的自身等级没有任何关系。

1.2工频过电压

对于工频过电压来说，其特点较为明显，主要产生在较长的电气线路中，电容效应或者是电网的运行方式发生了变化而引起的。这种过电压持续的时间会相对较长，但是过电压的倍数也不高。对于绝缘的设备来说，不会产生较大的危险性，但是在超高压的状态或者是进行远距离输电工作时就会产生较为直接的影响。

1.3操作过电压

所谓的操作过电压就是在电网运行的过程中，进行开关操作而引起的过电压现象。没有任何的规律性可言，因此对这种过电压进行控制具有一定的难度。通常在最不利的条件下，过电压的倍数会越高。

1.4谐振过电压

谐振过电压是较为常见的一种过电压状态，且危害性相对较大。一旦这种过电压存在就会造成电气设备的严重损害，同时也会给人们的生活带来诸多的不便。事实证明，谐振过电压问题直接影响到中低压电网的正常运行。但是由于这种过电压产生的时间也相对较长，所以很难采取相应的措施来进行维护。因此，为了避免这种过电压的出现，需要在进行电路设计的过程中，对可能出现的问题进行估算和预测，尽量减少窗帘的谐振回路。

2励磁变压器的过电压保护

进行励磁变压器的过电保护具有一定的现实意义，通常情况下，过电压保护器件主要以无间隙避雷器为主，进行励磁变压器的保护需要考虑到以下几个问题：

（1）氧化锌电阻在正常情况下不导通动作，也不能进行连续性动作，因为这样会直接引起非线性电阻的老化，进而产生短路的现象。另外，100赫兹的连续过电压也不能采用非线性电阻的形式来进行吸收。

（2）多数的过电压都是可以用氧化锌电阻来进行吸收和保护的。为了有效地保证励磁变压器的正常运行，国家已经颁布了相关的法律和规定来进行规范和控制。其中，普通的避雷器是不能对励磁变进行保护的。因为，普通的避雷器在产生过电压的过程中会严重超过绝缘的程度，达不到绝缘的效果。为了实现电力系统电压的正常，需要对相应的参数进行调整。但是励磁变二次电压会随着发动机的参数指标的变化而发生变化，所以，电力市场上还没有出现定性的产品。总之，对于100赫兹的幻想过电压来说，可以采用组容器来对其进行限制。因为在诸多的限制设备中，只有阻容不会出现老化的问题，只要能够保证电阻的正常散热就可以对电压进行吸收。特殊情况下，里侧边的二测绕组中两项电流产生突变也会出现过电压的现象，这是，可以根据二极管D1～D6对电容C充电，从而得到缓冲，降低di/dt，减小了过电压。过电压消失后，C上的电荷向电阻R释放，等待下一个周期再次吸收。

3放电间隙保护

所谓保护间隙，是由两个金属电极构成的一种简单的防雷保护装置。其中一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙构造简单，维护方便，但其自行灭弧能力较差。其间隙的结构有棒型、球型和角型三种。棒型间隙的伏秒特性较陡，不易与设备的绝缘特性配合；球型间隙虽然伏秒特性最平坦，保护性能也很好，但它与棒型间隙一样，都存在着间隙端头易烧伤的缺点，烧伤后间隙距离增大，不能保证动作的准确性。近年来角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护。

4出线过电压保护

4.1GIS配电装置出线过电压保护配置

对于连接GIS管道的架空线路，其进线段保护长度应不小于2km。220kV及以下GIS配电装置架空线路的出线连接处，应装设出线侧避雷器F1，母线上不应安装母线避雷器。220kV及以下GIS配电装置的电缆或混合出线的过电压保护。220kV、110kV进线有电缆段的GIS变电所，在电缆段与架空线路的连接处应装设金属氧化物避雷器，其接地端应与电缆的金属外皮连接。对三芯电缆，末端的金属外皮应与GIS管道金属外壳连接接地；对单芯电缆，应经金属氧化物电缆护层保护器接地。电缆末端至变压器或GIS一次回路的任何电气部分间的最大电气距离不超过130米或虽超过。对连接电缆段的2km架空线路应架设避雷线作为进线段保护。

4.2AIS配电装置出线过电压保护配置

对于35kV～220kV架空线路，应有进线段保护，新建35kV～220kV变电站出线应装设出线侧避雷器，出线侧避雷器的安装位置应选择在变电站内。现有35kV～220kV变电站出线应加装出线侧避雷器，出线侧避雷器的安装位置宜选择在变电站内，若无条件，可选择安装在出线终端塔上。若变电站全部出线都配置了避雷器，母线上可不安装避雷器，但应校核极端运行方式下的保护距离，不满足要求时，应安装母线避雷器。220kV及以下架空线路与电缆混合线路，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器F1，其接地端应与电缆金属外皮连接。

5结束语

电厂一次设备防过电压设计应从内部过电压和防雷过电压方面考虑，内部过电压中的稳态过电压有可能长期存在，为保护电厂的安全运行，应采取必要措施防止稳态过电压的存在。超高压长距离线路采用并联容量适当的并联电抗器加中性点小电抗器方式可将内部过电压限制到很低的数值，再辅以断路器加并联电阻和氧化锌避雷器，可极大地提高超高压线路的安全可性。

参考文献：

[1]王奎.关于内部操作过电压的探讨[J].硅谷，2011（12）：143-144.

[2]周小娟.水电厂的发电和调峰能力研究[J].黑龙江科技信息，2011（16）：60，64.

[3]唐朝，刘许，陈小燕，等.基于MATLAB的电力电容器合闸过电压分析及限制措施[J].科技创新导报，2011（21）：77-78.

[4]DL/T620-1997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S]

[5]沈霞.一起由过电压保护器引发的事故原因分析[J].安徽水利水电职业技术学院学报，2011

[6]张一军，汪卫国.JPB组合式过电压保护器与常见过电压保护器原理的比较分析[J].浙江电力，2005

[7]卞洪磊，郭亮.三相组合式过电压保护器工频放电试验方法分析[J].内蒙古电力技术，2010