电气一次设备过电压保护措施研究关键探索

电气一次设备过电压保护措施研究关键探索

蔡乐乐

身份证：210281198611303049 

【摘要】随着电力系统容量的不断扩大,电气一次设备过电压问题日益凸显。为有效保护电气一次设备的安全运行,开展过电压保护技术研究是十分重要的。本文首先阐述了电气一次设备过电压的危害,分析了产生过电压的原因,提出了综合保护措施，希望本文能对相关从业者提供参考借鉴。

【关键词】过电压；一次设备；措施

随着我国经济和社会的快速发展,电气一次设备对电力系统的重要性日益增加,其运行状况直接影响着电网的安全稳定。然而电气一次设备存在过电压问题,这将严重危害设备自身及电网运行。因此,开展电气一次设备过电压保护技术研究,寻求有效的防护对策,刻不容缓。

1. 电气一次设备过电压的危害

过电压可能导致电气设备内部元件的电压承受能力超过极限，从而引起设备的击穿、烧毁或其他形式的损坏。这对设备的正常运行和性能产生负面影响。过电压可能使设备内的绝缘系统失效，导致绝缘击穿。绝缘击穿会破坏设备的绝缘性能，增加设备故障的风险。过电压引发的电弧放电可能导致火灾和爆炸。电弧放电会产生高温、高压等危险因素，对设备和周围环境造成重大威胁。长期或频繁的过电压事件会加速电气设备的老化过程，导致设备寿命缩短。这会增加设备的维护成本，并可能引发突发故障。

过电压对电气设备的影响可能威胁人身安全。设备故障引发的过电压可能导致电击事故，危及工作人员的生命安全。在某些情况下，过电压可能导致电气系统的临时或长时间停电。这对生产、服务和其他关键活动可能造成严重影响。

2. 电气一次设备过电压产生的原因
   1. 电力外输线路的应用

外输线路连接着不同区域的电力系统，当电力负荷发生突变时，可能导致线路上的电压波动。这样的波动可能引起过电压，特别是在负荷突然减小时，可能导致线路上的电压升高。外输线路的阻抗是一个重要的参数，不合理的线路阻抗可能导致电压波动。例如，线路阻抗较高时，负荷变化可能引起较大的电压波动，从而产生过电压。外输线路上可能存在谐波和其他电力品质问题，这些问题可能导致电压波动和畸变。谐波和电力品质问题可能使设备处于不正常工作状态，产生过电压。

2.2发电机中段点连接

如果发电机中段点的接触不良，可能导致连接不稳定或电阻增加，从而引起过电压。不良的接触可能导致电流的不均匀分布，产生局部过热，进而影响发电机的正常运行。如果发生中段点接地故障，中段点可能与地之间发生短路，导致电流通过地回路，产生过电压。有些发电机具有多个中段点，用于切换不同的电压等级。如果在运行中不当地切换中段点，可能导致瞬时的电压冲击，引发过电压。如果发电机中段点附近的过电压保护系统不足以及时检测并抑制过电压，可能导致过电压的产生。

2.3主变压器侧断路器开断空载

当主变压器侧断路器在空载状态下开断时，可能导致电压峰值的突然增加。在空载条件下，变压器的感应电动势可能会引起电压的剧烈变化，而断路器开断时产生的电弧可能导致电压更加波动。在主变压器侧开断断路器时，空载电流突然中断，这可能导致电流突变。根据电感的性质，电流突变可能引起电压的快速变化，产生过电压。主变压器侧断路器开断时可能引起高频振荡，这些振荡也可能导致电压的瞬时变化。高频振荡可以由电弧引起，而电弧的产生与断路器的灭弧装置和操作方式有关。

2.4极端自然条件的影响

强烈的雷电活动是一个可能导致电气设备过电压的极端自然条件。雷电产生的雷击可能在电力系统中引发瞬时的电压冲击，导致过电压。风暴可能导致电力线路摆动、碰撞，进而引起电压的瞬时变化。在高风速和恶劣天气条件下，设备可能会受到额外的电气负荷，导致过电压。在高温天气和其他恶劣气象条件下，电力设备可能受到热应力的影响，导致设备性能下降。这种情况下，设备在运行时更容易受到外部因素的干扰，可能引发过电压。

3. 电气一次设备过电压现象的保护措施
   1. 完善电气设备的运行管理与操作规程

制定并明确设备停送电的操作流程，确保操作人员按照规程顺序进行操作，降低因操作失误而引发的过电压风险。在操作规程中明文规定，在设备空载状态下，刀闸拉合操作是被禁止的。制定并执行定期设备巡检计划，通过对设备的定期检查，及时发现并处理可能导致过电压的潜在问题。制定详细的维护保养标准，包括设备清洁、零部件更换等，确保设备始终处于良好的工作状态，减少过电压的风险。

3.2采用科学合理的接地系统与方法

通过优化中性点接地电阻，确保电流在接地系统中的畅通流动，减小系统中性点电流的波动，降低过电压的风险。采用有效的引流措施，确保系统中性点电流迅速而安全地流向地，减少电气设备受到的电压冲击。

对防雷系统的接地和设备工作接地进行独立设计，确保在雷电活动时，雷电电流通过专门的防雷接地系统流向地，减少对设备的影响。建立分离的接地网，将防雷接地与设备工作接地分隔开，以避免防雷电流对设备正常运行造成不必要的影响。

3.3针对过电压类型实施分类防护

对于内部过电压，制定并执行科学的运行管理规程，确保设备操作人员严格按照操作流程操作，降低因操作失误引发的内部过电压。实施设备状态监测，定期检查设备运行状况，及时发现并处理设备内部问题，降低内部过电压的发生概率。

对于外部过电压，根据系统的特点，精准配置避雷装置，实现对外部雷电引起的过电压的定向防护，降低其对系统的影响。优化防雷接地系统，确保雷电电流安全地引流到地，减小系统遭受外部过电压冲击的可能性。

3.4改进电气设备结构与运行参数设定

对断路器进行结构改进，优化其动作特性，确保在发生故障时能够迅速而准确地切断电流，避免过电压的产生。对变压器中性点接地方式进行优化，采用适当的接地方式，减小中性点电流，防止过电压在系统中传播。在中性点接地处加强防护，采用灵活而可靠的装置，以确保中性点处电流的平稳引流。

对由电容引起的谐振电路参数进行调整，确保系统在正常运行范围内，减少谐振频率与系统频率相接近的情况，防止谐振引起的过电压。配备谐振抑制装置，对系统中可能产生谐振的环节进行监测和抑制，防止谐振效应对电气设备产生不利影响。

4. 小结

电气一次设备面临较大的过电压风险,严重影响设备及电网的安全运行。为有效防范过电压事故,必须从设备运行管理、物理防护措施两个层面进行综合保护，需持续加大科研投入力度,以适应超大容量电网和智能电网的需要。

【参考文献】

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[2] 周瑞亮. 电气工程一次设备过电压保护措施的分析[J]. 建材发展导向（上）,2021,19(10):23-24.

[3] 徐康. 电气一次设备过电压保护措施探讨[J]. 中文信息,2019(10):218,229.