电气一次设备过电压保护措施研究

电气一次设备过电压保护措施研究

蒋利荣 宋磊 王隋心

新疆华电高昌热电有限公司 新疆省吐鲁番市 838000

摘要：目前，随着社会的高速发展，人们对电力的需求也在逐渐加大，所以电力系统的持续安全运转越来越重要。城市的电网规模和数量也在逐渐增加，电力系统的负荷也在逐渐增大，因此电力设备非常容易出现安全问题，并且严重影响电力系统的安全运行，因此需要加强对变电一次设备过电压发生的预测，以及实施运维故障风险的科学管理并加以控制。

关键词：电气；过电保护；故障检测

引言：目前，高速发展的工业产业集成化以及城市化建设，为电力系统的持续稳定运行提出了考验，所以必须保证一次变电设备的安全性，电气系统一次设备运行过程中出现的过电压问题，通常是由于设备负荷越来越大，或者外部天气因素造成。本文针对一次过电压问题，进行了分析，并提出专业性的保护对策。

一、过电压的概念

过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果。过电压对电气系统的的正常运行有着不利的影响，尤其是对一次过电设备影响最为严重，甚至在一定程度威胁着电力系统的正常运行，影响用电客户的正常生活，造成严重的损失。外过电压产生的原因主要是外界因素引起，如雷电过电压，大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。需在发电场设计接地保护，绝缘保护等措施。

二、电气一次设备过电压保护措施的研究意义

（一）内过电压的影响

过电压对于电气系统的稳定运行来说是一个不小的威胁，特别是对一次设备的损害最为严重，严重的甚至会对供电系统造成损害，威胁用电安全。过电压中的内过电压最容易引起电气设备的故障，针对内过电压如果没有及时的进行故障排除，后期严重的可能会影响电网系统的供电中断，严重影响人们的正常生活，给供电企业造成更大的损失，所以定期的组织技术人员检查电气设备，以及及时的维修设备和更新升级电气设备，对企业的持续发展来说，是最为重要的一环。

2. 外过电压的影响

按照过电压的形成及性质，人们把出现的过电压分为两类，内过电压以及外部电压两种过电形式。外过电压中最常见的类型为雷击过电压，例如，雷电的雷击对设备的损害程度较大。严重的会引起大面积停电、电气设备的损坏、烧毁、爆炸等问题，无论是对个人发展还是企业来说，都会造成不小的打击。针对外过电压需要强化出线保护，在设备外部安装多种防雷装置，安装专用于针对变电系统的避雷器等。

3. 研究电气一次设备过电压保护的意义

为确保电力系统持续的能源供应及安全性，电力企业需针对电气一次设备过电压的问题，应该科学的采用专业的对应措施，来有效避免过电压安全事故，电力系统供电不稳定等情况的出现。电气一次设备产生的过电压，会严重影响供电系统的运行，轻度可能会导致设备损坏，严重的可能会造成区域断电情况的发生，严重影响人们的正常生活。加强对过电压的研究，并合理科学的提出保护措施，以此来保护供电系统的稳定安全运行，已是供电企业的当务之急。

3. 过电压的防护策略

1. 过电压产生的原因

电力系统过电压产生的主要原因及特点：

1. 自然因素造成的过电压，如雷击当中的直击雷，直击雷的特点是持续时间较为短暂，但是冲击性较强。

2. 切断设备引起的过电压，由内部人员开关操作有直接关联，极端情况下，过电压是平常过电压的数倍。

3. 电弧接地过电压，与使用中性点不接地有关，极端情况可达额定电压三倍以上。

（二）设备内过电压保护策略

电气设备的内过电压保护，主要由内部电力输送线路，与发电机相连接等过电因素导致设备过电压的，均属于设备内部过电压，针对内部过电压的保护措施，可以提高断路器的性能，并合理科学的使用。断路器的构成主要由以下部分组成：动触头、静触头、灭弧装置、欠电压脱扣器及绝缘支架等构成。断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置，短路器常用于分配电力，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，断路器的性能越好，及时切断电流的能力就越高，利用好断路器和选择好避雷器的类型，科学的配合使用，才能有效预防过电压的事故发生。

例如，在操作大型设备时可以采用带有同步开关（也被称为相控开关）的开关。当断路器的控制单元收到断电指令时，会自主选择一相电压或者与电流最近的过零点当做起点，再其他三相电的触头在三相电流的过零点附近按顺序消除感应电压。另外，需要根据单相接地时的电压值，在合理分析后设置科学的避雷装置以及灭弧电压，只有把设备的接地电压科学的控制在正常范围内，才会降低过电压现象的发生。断路器是电力系统中最重要的开关之一，在电力系统正常运行时断路器可以接通和切断电气设备的负荷电流，当电力系统出现故障时可以有效的切断发生短路的电流。

（三）设备外过电压保护策略

经研究表明，自然界中，风、雨、雷、电等自然现象的发生会导致电力系统出现问题，由于雷电电击时会直接与输电线路接触，所以，会导致电力系统设备出现过电压，这就要求我们设置外部过电压保护装置，以此来保证电力系统的稳定运行。导致设备产生外部过电压的最主要原因是遭受外界自然因素，极端天气的影响，为有效的保护和降低外部设备过电压的出现，可以采用以下保护措施：

例如，加强对外部出出线设备的保护，设备维护人员可以采用塔杆接入大地的方式，这样可以有效降低雷电击中设备的概率，以此来保护外部出线设备，同时也降低了被雷电直接击中设备跳闸的几率，以此能够有效的做好对出线设备的保护措施以及减低设备过电压事故的出现概率。利用避雷针的特点来进行过电压保护，避雷针可作为接闪器，建筑物的金属屋面可作为第一类工业建筑物以外其他各类建筑物的接闪器。这些接闪器都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护电气设备免受雷击。在电力系统中，超高压线路避雷线一般与杆塔两者互相绝缘，有装设专用的放电间隙，以便引导雷电引入大地。避雷器是一种用于保护电气设备，用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流幅值的一种电器，也被称为电压保护器、过电压限制器。利用原理是在过电压大电流作用下，把电压导入到大地，以此来限制线路两端的残压。企业电气设备维护者应该把避雷器连接在输电线与大地两者之间，和被要求保护的装置并联，以此来降低电压对设备的危害。

总结：综上所述，本文主要论述了电气一次设备过电压保护措施的研究，再结合电气一次设备过电压保护措施的研究意义，以过电压的防护策略做为出发点，分别讲述了设备内过电压的保护策略以及设备外过电压保护策略，并给出了一些合理化的建议，基于此，通过强化外部出线设备的保护，以及在外部设备安装防雷保护装置，来降低被雷击后发生电气设备事故的概率，利用好断路器的断电性能，以此来做好主变压器过电保护，从而降低电气一次设备过电压事故的发生概率，以此来保障供电系统的稳定运行，为人民创造美好生活。

参考文献：

[1]王鑫,邵成林. 变电一次设备故障预测及检修方法研究[J]. 电气技术与经济,2020,(04):34-36.

[2]朱帅. 电气一次设备过电压保护的研究[J]. 产业科技创新,2019,1(11):56-57.

[3]宋旭. 电气一次设备过电压保护的研究[J]. 新型工业化,2021,11(06):179-180+191.