关于电气设备过电压保护技术的分析与研究

关于电气设备过电压保护技术的分析与研究

王禹然邱昌龙高志国

(国网铜陵供电公司244000)

摘要：随着我国经济的发展，对电力行业的需求量也越来越大，因此，提高电气设备的稳定性和安全性是我国电力行业的首要工作。电气过电压保护技术对于电力行业的发展来说有着十分重要的影响。科学有效的电气过电压保护技术可以促进电力行业的长远发展，对我国的经济建设来说也有着十分重要的作用。本文对电气设备过电压保护技术进行了分析与研究。

关键词：电气设备；过电压保护技术；应用

1电气过电压的种类和形成原因

过电压指的是由于电磁扰动所表现出的电压异常升高的一种现象。电气设备运行中过电压的干扰总体来说分为外过电压和内部电压。具体细分主要有大气过电压、工频过电压、操作过电压和谐振过电压等四种。

1.1大气过电压

雷击能产生高达一万伏巨大的过电压，当电路遭受雷击后，云放电的过程和电流源作用的过程相当，故从电源的性质角度来分析会产生过电压。大气过电压反击过电压、感应雷过电压及直击导线过电压等，其特点是破坏性大，持续时间短，冲击力大。过电压量随着雷击变强而增大，便与设备的等级之间并无关联。

1.2工频过电压

线路空载时的容升效应是工频过电压发生的主要原因，工频过电压的特点是持续时间较长，倍数一般不高，对工作人员安全威胁性大，对绝缘电气设备的损害较小。在线路上安装并联电抗或架设良导体避雷线可以降低工频过电压的发生。

1.3操作过电压

设备自身出现故障或操作人员进按工作流程操作不当进行断路器操作，均会导致操作过电压的发生。操作过电压有切断空载变压器过电压、空载线路重合闸过电压、切除空载线路过电压及弧光接地过电压等。

1.4谐振过电压

谐振过电压现象是在电力系统出现故障时，电容元件和电感元件易产生振荡回路，进而发生谐振而引发的。其特点是危害较大，持续时间较长，会对电气设备造成破坏，会严重影响低、中压电网的运行，会烧坏设备或降低设备的绝缘性等。

2电气过电压的危害

无论哪种形式的过电压现象发生，所带来的损害都是巨大的，电力系统无法正常运行，严重危及到整个电力系统的供电质量和供电安全。电气设备内过电压在工作过程中会损坏电气设备，使其发生故障，不能有效发挥其原有功能，要想解决过电压问题造成的影响，使电力系统稳定、安全、正常的运行，只能全部更换损毁的电气设备部件，这种做法在一定程度上给电力企业的经济效益带来了损害。要想降低过电压对电气设备的损害程度，就得提高电气设备内部绝缘性能，增强电力设备的质量，增加了对电力网络建设的投资。总体来说，电力系统中电气设备过电压问题所造成的损害是不可估量的、多方面的、随机性强、难以预测的，因此，必需高度重视民力过电压防护设计，科学的将过电压对电力系统正常安全运行造成危害降到最低。

3电气设备过电压保护的设计原则

电气设备保护设计工作由于过电压保护设原理不同，其所应遵循的原则和标准也不尽相同，所应遵循的具体原则有以下三种。

3.1正确处理各相关的参数组合

在设计的过程中，会出现很多方方面面的问题，为了避免谐振过电压问题等在电气设备过电压保护设计工作时出现，需要正确处理各相关的参数组合，对任何问题从源头上避免和消除。

3.2充分考虑到内、外过电压

电气设备过电压问题总体上大致分为内过电压和外过电压，因此，在设计过程中，不能忽略任何一种引发过电压的类型，需充分考虑到内过电压和外过电压的保护设计，保护电气设备在电力系统运行的情况下不受常态下过电压的损害，能够承受起常态下的过电压。

3.3妥善处理各项技术差数的矛盾和差异

在设计过程中，会产生各项不同的产生，由于不同的工作种数导致每项工作参数之间会存在一定的矛盾和差异，因此，需妥善处理各技术参数的矛盾和差异，将电气一次设备的过电压水平控制到避雷器等电气设备保护装置的过电压承受水平之上，以确保电气保护设计工作能顺利进行。

4电气过电压保护技术分析

4.1防雷保护

侵入波是雷电过电压中对电气设备的影响和危害最大的。当侵入波进入输电线路时，会产生过电压现象，容易损坏和烧坏电气设备，严重的会导致整个电力系统瘫痪，无法运行。采取在线路上安装进线保护、阀型避雷器保护等多种防护措施，可更好地防治由侵入波引发的过电压。

4.2放电间隙保护

由两个金属构成的保护间隙是一种实用效果较好的防雷保护装置，它的一个电极与接地装置通过辅助间隙相接，另一个电极固定在绝缘子上相接带电导线，在两个电极之间保持规定的间隙距离。其中，角型、棒型和球型是放电间隙保护的主要三种间隙结构，当前在配电设备和线路的防雷保护中应用最广泛的是角型间隙，球型间隙虽然有保护性好、伏秒特性最平坦的优点，但与伏秒特性较陡，与设备的绝缘特性不易配合的棒型间隙一样都存在烧伤气间隙距离会增大、且它们的间隙端头极易烧伤，无法保证动作的准确性等缺点。总体来说，保护间隙的缺点在于自行灭弧的能力较差优点在于结构比较简单，利于后期维护，且可起到较好的防雷效果。

4.3励磁变压器的过电压保护

当前应用较为广泛的是励磁变压器，因此其过电压保护的设计就显得尤为重要。通常，使用无间隙避雷器是励磁变电器的首选方法。在具体的应用中，还需注意以下两个方法。

其一，在正常情况下氧化锌电阻进行连续动作和导通动作会导致非线性电阻老化的问题发生，引发短路现象，故不能进行这两个动作。另外，非线性电阻的形式也不能应用于100Hz的连续过电压吸收。

其二，氧化锌电阻保护和吸收是大部分过电压现象所采取的方式。为了对其进行控制和规范化管理，国家也曾颁布了相关的规定和法律来保证励磁变电器的有效运行。需要注意的是，在产生过电压的过程中，普通的避雷器的绝缘程度不足，不能产生良好的过电效果，故不能应用于励磁变压器中。另外，合理调整相应的参数可有效确保电力系统的电压正常，但是，发动机参数指标的变化会引发励磁变压器二次电压也随之变化。总的来说，在诸多的限制设备中，组容器可用于对100Hz的过电压进行限制，因为只有阻容不会老化，只要电阻能正常散热，对电压就可以正常吸收。

4.4氧化锌避雷器

氧化锌避雷器是一种新型的电气过电压保护技术，主要用于避免大气过电压。氧化锌避雷器由于自身所带有的电阻值非常高，因此，属于绝缘性物质。出现大气过电压时，氧化锌避雷器会由于电压作用而出现电阻降低的情况，从而使电流通过，泄放出电气设备中残留的电压，而当电压恢复到正常值后，氧化锌避雷器的电阻值也会恢复到原有状态，呈现出绝缘性质，避免电气设备遭受过电压的损害。氧化锌避雷器是一种行之有效的过电压保护技术的应用产品，它具有电压流通量较大，残余电压较少的优点，其制造工艺十分简便，具有较高的实用性和较长的使用寿命。

4.5氧化锌压敏电阻

氧化锌压敏电阻与氧化锌避雷器的应用原理相同，都是我国现有的新型过电压保护技术的应用产品。氧化锌压敏电阻目前被广泛的使用在日常家电中，起到保护电气设备、提高电气设备安全性的作用。近几年，氧化锌压敏电阻也逐渐在葛洲坝等电站中得到了应用，为相关工作人员的安全性提供了有效的保障。

5结论

综上所述，科学有效的电气过电压保护技术可以最大程度的保障电气设备的安全性，并且能够提高电气设备的应用寿命。我国电力行业还处在发展过程中的重要阶段，电气过电压保护技术的研究可以有效的推动电力行业的发展，提高电力行业的经济效益，从而为人们的生活提供便利。因此，我国需要对多种电气过电压保护技术进行研究，减少过电压对电气设备造成的损害，保障电力操作人员的人身安全。

参考文献

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[2]张金炎，沈家安.电气一次过电保护技术探讨[J].安徽水利水电学报，2015（2）.