淺析電氣過電壓保護技術的應用

王躍

摘 要：隨著社會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性的要求不斷提高，維護電氣設備的安全性和穩(wěn)定性越來越重要，尤其要重視電氣過電壓保護問題。主要分析了電氣過電壓的種類和形成原因，探討了電氣過電壓保護技術的應用。

關鍵詞：過電壓保護技術；電力系統(tǒng)；電氣設備；大氣過電壓

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.154

我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，社會生產(chǎn)和生活對電力的需求量在不斷增加，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性要求也在逐漸提高。因此，如何維護電氣設備的安全成為了重要問題。電氣設備受過電壓的影響較大，需要采取合理的電氣過電壓保護技術措施。由于電氣過電壓的種類和形成原因較多，且較為復雜，所以，工作人員應該根據(jù)實際情況，詳細分析各種過電壓的特點和成因，進而積極采取有效、合理的防護措施。

1 電氣過電壓的種類和形成原因

在電氣設備運行中，可能會受到過電壓的干擾。具體而言，過電壓指的是電壓異常升高現(xiàn)象，是電磁擾動的一種表現(xiàn)。電氣過電壓的種類和形成原因主要有以下4方面。

1.1 操作過電壓

在電力系統(tǒng)正常運行的情況下，電氣設備的外部是絕緣的。但操作會引發(fā)電力系統(tǒng)的變化，如果存在操作不當，很可能導致局部電壓超出系統(tǒng)規(guī)定的額定電壓，進而引發(fā)過電壓的現(xiàn)象。需要注意的是，內(nèi)部過電壓具有很強的隨機性，毫無規(guī)律可言，難以有效控制。

1.2 工頻過電壓

引發(fā)工頻過電壓的原因主要包括線路空載時的容升效應等。工頻過電壓的倍數(shù)一般不高，但通常會持續(xù)較長的時間。引發(fā)工頻過電壓對絕緣電氣設備的損害較小，但會對工作人員的安全造成很大的威脅。降低工頻過電壓的措施主要是在線路上安裝并聯(lián)電抗或架設良導體避雷線等。

1.3 諧振過電壓

諧振過電壓的產(chǎn)生與電感元件、電容元件有很大關系。具體而言，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，電感和電容元件易產(chǎn)生振蕩回路，進而發(fā)生諧振、引起系統(tǒng)諧振過電壓。諧振過電壓的特點是持續(xù)時間較長、危害較大，尤其是會嚴重影響中、低壓電網(wǎng)的運行；會對電氣設備造成一定的破壞，比如導致設備的絕緣性能降低或燒壞設備等。然而，目前很難有效地控制諧振過電壓，常用辦法是優(yōu)化電路設計、準確預測線路運行中可能出現(xiàn)的各種情況，從而嚴格控制串聯(lián)諧振回路。

1.4 大氣過電壓

大氣過電壓是由雷擊引起的，從電源的性質(zhì)角度分析，云放電的過程相當于電流源作用的過程。因此，當電力線路受到雷擊后會產(chǎn)生過電壓。大氣過電壓具體分為3種，即反擊過電壓、感應雷過電壓和直擊導線過電壓。大氣過電壓的特點是持續(xù)時間短、沖擊力非常大，且具有很大的破壞性。雷擊越強，所產(chǎn)生的過電壓量就越大，但大氣過電壓與設備的等級之間沒有關系。

2 電氣過電壓保護技術的應用

2.1 勵磁變壓器的過電壓保護

勵磁變壓器的應用十分廣泛，做好其過電壓保護十分重要。一般而言，勵磁變壓器的過電壓保護通常使用無間隙避雷器。具體而言，還應注意以下2個方面：①氧化鋅電阻在正常情況下不導通動作，也不能進行連續(xù)性動作，因為這樣會直接引起非線性電阻老化，進而引發(fā)短路現(xiàn)象。此外，100 Hz的連續(xù)過電壓也不能采用非線性電阻的形式吸收。②大部分過電壓都用氧化鋅電阻吸收和保護。為了有效保證勵磁變壓器的正常運行，國家頒布了相關的法律和規(guī)定對其進行規(guī)范和控制。普通的避雷器在產(chǎn)生過電壓的過程中會嚴重超出絕緣程度，進而無法達到絕緣效果。因此，勵磁變壓器不能使用普通的避雷器。要想確保電力系統(tǒng)的電壓正常，就必須合理調(diào)整相應的參數(shù)。然而，勵磁變壓器二次電壓會隨著發(fā)動機參數(shù)指標的變化而變化，因此，目前市場上還沒有出現(xiàn)定性的產(chǎn)品。總而言之，對于100 Hz的過電壓來而言，可采用組容器對其進行限制，這是因為在諸多的限制設備中，只有阻容不會出現(xiàn)老化問題，只要能保證電阻正常散熱，就可以對電壓進行吸收。

2.2 放電間隙保護

保護間隙是一種防雷保護裝置，由2個金屬電極構成。其中，一個電極固定在絕緣子上，與帶電導線相接，另一個電極通過輔助間隙與接地裝置相接，兩個電極之間保持規(guī)定的間隙距離。保護間隙的結構比較簡單，可起到較好的防雷效果，且利于后期維護，但自行滅弧的能力較差。放電間隙保護的間隙結構主要有棒型、球型和角型。其中，棒型間隙的伏秒特性較陡，不易與設備的絕緣特性配合；雖然球型間隙的伏秒特性最平坦、保護性好，但它與棒型間隙一樣，都存在間隙端頭易燒傷的缺點，燒傷后間隙距離會增大，無法保證動作的準確性。近年來，角型間隙被廣泛用于配電線路和配電設備的防雷保護中。

2.3 防雷保護

雷電過電壓中影響較為嚴重的是侵入波，會對電氣設備造成嚴重的損害。當輸電線路中遭遇侵入波時，會產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象，電氣設備容易發(fā)生燒壞和損壞，嚴重時還會引發(fā)整個電力系統(tǒng)癱瘓。對于侵入波引發(fā)的過電壓，通常要采取多種防護措施，比如在線路上安裝進線保護、閥型避雷器保護，從而更好地防治過電壓。

3 結束語

由于過電壓造成的危害較大，因此，必須采取一定的保護措施，以有效降低過電壓造成的危害，進而維護電氣設備的安全性和穩(wěn)定性。通常而言，電氣設備不僅要承受正常的工作電壓，還需承受不定時產(chǎn)生的過電壓，這就對電氣設備的安全造成了巨大的威脅，還會影響工作人員的人身安全，最終影響社會的正常生產(chǎn)和人們的正常生活。雷電過電壓和內(nèi)部過電壓是過電壓的主要形式，其中，內(nèi)部過電壓又包括操作過電壓、工頻過電壓和諧振過電壓。因此，需要對不同類型的過電壓進行分析，進而采取有針對性的防控措施，以降低過電壓對電氣設備造成的影響。

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〔編輯：張思楠〕