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

邹其林

四川久隆水电开发有限公司 四川省 雅安市 625400

摘要：过电压一般指的是，超过了电气系统承受范围的大电压,它的范围一般比较小,对电器系统的影响也不大,在较后期的维修保养操作中，还可以进行适当的调节。然而，如果有一种电压超出了正常范围，形成了一个很大的幅值，那么就很容易对电气设备造成伤害，甚至会损坏电力设备，引发大规模的停电，所以，要引起我们的高度重视。基于此，本文以电气一次设备为例，阐述其过电压保护措施的重要价值体现，仅供参考。

关键词：电气一次设备；过电压保护；保护措施

引言：在正常工作的场合,电力系统一般只使用比较稳定的电力。但是,在某些特定的状态下,由于电流的不正常上升,经常会出现电磁波,在某些情况下,它会超过动力系统所能接受的最大电流限值,也可能对动力系统的电气设备产生危害。为更好的保证电气设备装置的安全与性能,在对电气设备安装进行设计的同时,也对过压保护器加以了设置,以保证在过压的情况下不致对电气设备安装产生危害,并对电气设备的正常运行产生干扰。

一、过电压概念与对电气一次设备的影响

(一)过电压概念

过电压是指当电压达到正常压力值时,或再次上升时,电力控制系统会使用计算机控制的保护装置或仪器,自动跳闸停电,使电力系统破坏。一般过电压分二类,一类是系统内部过电压,另一类是系统外界过电压。内部过电压是指电厂用电设备本身所发出的内能；而外界的过电压，就是雷云中释放出的过电势。而内部电压又可以被划分为两种类型，一种是操作过电压，另一种是谐振过电压，电压都是由操作因素引起的,它们的出现概率非常低,维持的时间也相对短促。虽然,当电气设备安装后出现了过电压事故时,电气系统的保护装置也会跳闸而断电,但是,如果长时间的出现过电压水平，则有可能会对电气设备的寿命产生影响，更会导致大范围的突然停电，对人们的日常生活和生产供电都有很大的影响。所以，做好电气一次设备的过压保护是十分必要的[1]。

(二)过电压对电气一次设备的影响

在电气设备的正常运行中，都要求工作电压在一个固定的范围内,但一般来说,由于电一次设备主要进行发电、配电和输送,因此一旦发生了过电压,就将会导致对整个电气设备的破坏,虽然有不受影响的电气设备,但是因为其本身的抗压性能的问题,因此在外界过电压的影响下,主要还是受通讯设备能力的影响,所以,要想改善雷击的效果,就一定要提高其电气设备的耐雷击性能。但是，设备内部电压的处理一般是比较复杂的,例如,谐振过电压大多来自供电不平衡的现象,其对设备的影响较大,在后期的维修操作上也是比较困难的,而如何防止这种过电压的出现,一般是在设备设计的最早期，就可以对其进行预测和分析。而工频过电压对设备的损害大多来自超高压状态与长距离电能传递的状态,在不同的内部过电压状态下,必须采用不同的技术加以研究与解决。

二、电气一次设备过电压保护设计所应遵循的原则

不管是外部过电压还是内部过电压，都会对电力设备产生不同程度的损害，从而对电网系统的正常运行产生很大的影响。

第一，在对电气一次设备进行保护时，要综合考虑多种因素，对外部过电压和内部过电压进行保护，使得电气一次设备的绝缘既能承受正常的电压，也能承受一定的过电压，这样才能避免电气一次设备受到破坏，确保电网的安全运行。

第二，对防过压装置和电压等级的各种技术参数进行协调，实现各种技术参数的有效匹配，比如，防过压装置中的避雷器等，其保护等级不能高于电器的过电压等级，这样既能保证高压电器的正常运行，又能提高电器的使用寿命。

三、电气一次设备过电压保护措施

(一)励磁变压器

因为外部过电压的形成存在着一定的特殊性,所以,在过电压保护器中,首先应该采用无缝隙避雷针,对雷击所引起的过电压现象加以有效控制,而在采用励磁变压器前,应根据电气一次设备的特点，要对以下几个方面进行全面的分析：第一，为防止对设备造成短路,必须充分考虑到设备的氧化锌的电压特性,才能采取相应的保护措施,这样,随着设备的非线性电压而逐步老化,极易导致设备短路,同时,对于电气设备的最高电流吸收极限为不得超过100NHz的连续电流,在选择励磁变压器时，一定要能解决这一问题；第二、一般避雷器的耐受性较低，对励磁变压器的保护效果不大，一旦有过电压，很可能会导致励磁变压器的损坏，因此，需要对励磁变压器的参数进行动态的调节，以实现对励磁变压器的保护，并且，在进行过电压保护的时候，也很可能会引起系统的二次电压的改变。

(二)出线设备的过电压防护

由于周围环境的原因，电气设备与外界接触时，极易遭受雷击，出现跳闸、停电等情况。针对这一问题，可采取增加空中布线的方法加以防范。另外，还可在出线装置上加装避雷针，以降低雷击对出线装置的伤害，进而防止因内部电网电压过高而造成的装置破坏，为装置的正常运行提供了强有力的保证.此外，还可以使用具有高电压质量和稳定的设备来降低过电压的干扰，比如，在线路接口的户外部分，使用了金属的防护罩，可以用氧化锌来进行接地，在用户的终端部分，可以直接与接地箱相连来实现接地,这都能够为电气系统的安全平稳工作加以良好的保障。

(三)电压保护

在压力防护领域,选用SSP系列变压器时,其高压、低温线圈的有效值都在国家规定的保护范围以内，并具有较好的冲击、绝缘性能。全部变压器均采用由交叉变换产生的高透磁性和复合缠结电阻组成的特殊结构，可使电力设备过电压控制在2倍于额定电压范围内。在主变电平的高电压端，一般都是将中性点直接接地，并采取避雷针等防护措施，以避免主变电平容易近地的发生。该方法既经济又能确保电力系统的安全性和稳定性，是一箭双雕的好方法。

（四）主变压器

主变高压端断路器具有较高的开断概率，是一种具有较小电感电流的断路器。根据 W= l/2× LB×I02+1/2× CB×U02的能量守衡理论得出,当磁能全部转换为能量后,变压器的电容电压是最高的；空切主变电流的高低和主变励磁电流的高低与变压器容量的多少有必然的联系，激磁产生的电压越小,则变压器容量就越大,而电流也越小。比如，SSP-290000/550型三相双绕组变压器，其绝缘水平相关数值如表一所示，其中,高压绕组的1min工频耐压(有效值)为680kV,低压绕组1 min工频耐压(有效值)为55kV。采用了无时效、高导磁率、低损耗的冷轧硅钢作为铁芯，采用缠绕式错列式的绕组，使空切时的过电压小于2倍，极大地提高了变压器的容量。主变高压侧中性点直接接地，在主变高压侧并不设置ZnO避雷器,而是在主变低压侧开关柜上设置了一个ZnO避雷器，对主变低压侧设备展开保护，这种设计布局不仅能够达到安全性的要求，而且还能节约工程投资。

表一 三相双绕组SSP-290000/550型变压器绝缘水平峰值

（五）放电间隙

为保护电气设备及一次装置的安全,可利用几个简易的保护装置来对设备加以防护,如利用充放电间隙就是一个简易的防雷设备,其好处是它构造上比较简易,维修也比较方便,在电气设备维护中也比较方便,其缺陷则是它无法自行清除电弧。目前,低放电性间隙主要有棒形、球形、多角形等三类保护模式,而棒形安全保护器又因为其高度陡变的特性,且稳定性不好,与器件绝缘难于无缝配合，未得到广泛应用。虽然球形保护装置的防护性能和伏秒特性都属于中上水平，也可用于电气保护，但其两端极易被灼伤，造成电气设备之间的间隙变大，无法正常工作，最终导致电气设备动作不精确。鉴于这两种保护装置的优点和不足，当前多采用角形放电间隙，这种保护装置可以有效地克服这两种绝缘体的缺陷，是当前电气设备过载保护中常用的一种保护装置[2]。

结论：综上所述，电气设备的过电压保护是非常重要的，对电气一次设备的过电压保护措施，必须要针对具体的情况，采取相应的保护策略，否则，过电压所产生的结果，很可能会对电气设备造成损害，对整个电气系统的正常运行产生影响，同时也会给企业带来较大的经济损失。所以，在实际生产过程中，必须根据实际情况，制定出行之有效的过压保护方案，提高对电气一次设备的保护措施。

参考文献：

[1]徐翔.电气工程一次设备过电压保护措施的分析[J].集成电路应用,2021,38(06):164-165.

[2]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.