試論發(fā)電廠電氣設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)問(wèn)題與對(duì)策

趙樹(shù)勛

【摘 ?要】電力行業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系到我國(guó)整體經(jīng)濟(jì)的發(fā)展速度。第二次工業(yè)革命以來(lái)，電力已發(fā)展成為人類社會(huì)極其重要且不可或缺的能源，極大的推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步和發(fā)展。當(dāng)今時(shí)代，我們?nèi)匀粚?duì)電力有著持續(xù)增長(zhǎng)的需求。為了滿足社會(huì)的電力需求，電力企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)發(fā)電、輸電、變電、配電、用電過(guò)程中的安全管理，針對(duì)其中可能出現(xiàn)的過(guò)電壓?jiǎn)栴}進(jìn)行防護(hù)。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電廠電氣設(shè)備;過(guò)電壓保護(hù);問(wèn)題與對(duì)策

引言

科技的快速發(fā)展帶動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)發(fā)展迅速。在發(fā)電廠廠用發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，廠用電系統(tǒng)會(huì)受外部與內(nèi)部過(guò)電壓的侵襲，對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行的安全性以及設(shè)備絕緣性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。但因?yàn)殡姎庠O(shè)備內(nèi)部電動(dòng)機(jī)耐受過(guò)電壓性能不強(qiáng)，所以有必要考慮其實(shí)際的絕緣水平，合理地采取過(guò)電壓保護(hù)措施，以保證能夠?qū)崿F(xiàn)“絕緣配合”目標(biāo)。

1發(fā)電廠電氣一次設(shè)備過(guò)電壓概述

電力系統(tǒng)中，過(guò)電壓使設(shè)備電壓遠(yuǎn)超額定電壓，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備自身造成損壞。在一般情況下，電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓不會(huì)過(guò)大，不會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，但如果出現(xiàn)非正常運(yùn)行環(huán)境與工況，就可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓。如果設(shè)備出現(xiàn)長(zhǎng)期過(guò)電壓的情況，就會(huì)影響其正常運(yùn)行，并對(duì)設(shè)備和人員帶來(lái)極大的安全威脅，因此需要引起重視。理論上，設(shè)備的過(guò)電壓分為外部過(guò)電壓和內(nèi)部過(guò)電壓兩方面。外部產(chǎn)生過(guò)電壓，主要是受自然因素影響的，如雷、電等;而內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)電壓，主要是電氣設(shè)備內(nèi)部能量變化產(chǎn)生的，主要包括：諧振過(guò)電壓、操作過(guò)電壓、工頻過(guò)電壓等，此三種中諧振過(guò)電壓的危害最高，稍有不慎，就會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成毀滅性的危害。操作過(guò)電壓出現(xiàn)頻率較低，是由于人員操作產(chǎn)生的，出現(xiàn)過(guò)電壓的時(shí)間較短暫，危害程度有高有低。工頻過(guò)電壓是受電容效應(yīng)影響產(chǎn)生的過(guò)電壓現(xiàn)象，實(shí)際危害較低。無(wú)論哪種形式的過(guò)電壓，都需要得到發(fā)電廠的重視，將設(shè)備的損壞降到最低。

2發(fā)電廠廠用電動(dòng)機(jī)外部過(guò)電壓研究

所謂的外部過(guò)電壓，同樣也被稱作是大氣過(guò)電壓，以直擊雷電亦或是感應(yīng)雷電活動(dòng)為根本原因引起。因?yàn)殡姀S廠區(qū)的內(nèi)部不會(huì)架空線路，所以直接雷擊僅會(huì)出現(xiàn)在室外配電裝置總變電所與引入、引出外部架空線路中。一般來(lái)講，若廠區(qū)的配電裝置的進(jìn)出線路都是電纜，則被認(rèn)定無(wú)法承受大氣過(guò)電壓威脅，所以并不需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施。在實(shí)踐過(guò)程中，電氣設(shè)備會(huì)被連接在相同電力網(wǎng)中，一旦局部受到雷電直擊亦或是此部位避雷器動(dòng)作殘壓都會(huì)直接提高系統(tǒng)整體電壓。而額定電壓相同的電氣設(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在差異，所以絕緣能夠承受的過(guò)電壓能力也有明顯區(qū)別。通常，變壓器與開(kāi)關(guān)設(shè)備絕緣承受能力較強(qiáng)，但是電動(dòng)機(jī)與電纜絕緣承受能力則相對(duì)薄弱，所以電動(dòng)機(jī)和電纜在過(guò)電壓條件下很容易損壞。

3發(fā)電廠電氣一次設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)策略

3.1完善電氣設(shè)備的定期運(yùn)檢工作

定期做好設(shè)備維護(hù)檢修工作，正所謂無(wú)規(guī)矩不成方圓，制定設(shè)備運(yùn)行要求及責(zé)任檢查制度，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人。備用電源的自動(dòng)跳閘和電站設(shè)備中的接地線的短路問(wèn)題基本上是由于缺乏操作經(jīng)驗(yàn)和維護(hù)頻率較低。規(guī)范檢修制度，這樣才能在一個(gè)特定的標(biāo)準(zhǔn)下執(zhí)行工作任務(wù)。在保障維護(hù)技術(shù)的實(shí)施方面有一定的依據(jù)。因此，首先要制定相應(yīng)的責(zé)任制，完善操作制度，要求經(jīng)營(yíng)者嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行。在例行檢查中，設(shè)備如貼有故障標(biāo)志，須盡快排除故障問(wèn)題，或是發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在安全隱患，須停止設(shè)備的運(yùn)行，直至故障排除，被做好相關(guān)的檢修記錄。對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)工作，降低維護(hù)頻率，延長(zhǎng)使用壽命。針對(duì)故障的原、維修過(guò)程都必須做好詳細(xì)記錄。

3.2局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)

發(fā)電廠電氣設(shè)備大都結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕緣水平也不盡相同，因?yàn)椴痪鶆虻碾妶?chǎng)分布導(dǎo)致較高的局部電場(chǎng)。制造工藝的粗糙，惡劣的運(yùn)行條件都會(huì)導(dǎo)致局部放電現(xiàn)象，繼而逐漸發(fā)展成為嚴(yán)重的故障。以變壓器為例的局部放電監(jiān)測(cè)方法如下：超聲波檢測(cè)，測(cè)光，化學(xué)檢測(cè)，脈沖電流法，射頻檢測(cè)法等。例如超聲檢測(cè)法的應(yīng)用：超聲波傳感器位于變壓器油枕壁上，變壓器內(nèi)部局部放電產(chǎn)生的超聲波可由傳感器接收?？梢苑浅＞_地監(jiān)測(cè)局部放電的大小和位置。壓電傳感器是通常用于超聲波測(cè)試的超聲波傳感器，并且選擇70至150KHz的頻率范圍。這完全避免了變壓器的核心噪聲和機(jī)械振動(dòng)噪聲。超聲波測(cè)試方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以較少受到電干擾，因此它已被廣泛用于局部放電。迄今，一些超聲波檢測(cè)傳感器并不會(huì)對(duì)電磁產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾，靈敏度低，會(huì)大大增加檢測(cè)的困難。在過(guò)去數(shù)十年中，電子放大技術(shù)、聲電轉(zhuǎn)換元件的效率都有了顯著提升，靈敏度超聲檢測(cè)技術(shù)也發(fā)展的日新月異。

3.3串聯(lián)間隙養(yǎng)護(hù)新避雷器

正是因?yàn)殚g隙的存在，所以在電壓正常的情況下，氧化鋅避雷器元件當(dāng)中并不會(huì)流過(guò)電流，而且也不會(huì)出現(xiàn)熱老化的問(wèn)題。氧化鋅本身的非線性特性十分理想，所以在間隙放電以后，續(xù)流極小，受間隙滅弧要求而明顯下降，使得間隙壽命得以延長(zhǎng)。需要注意的是，串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器間隙所承擔(dān)的滅弧任務(wù)存在差異，因而無(wú)法由諸多間隙構(gòu)成，僅具備一個(gè)間隙即可，所以放電電壓分散程度也不大。除此之外，可以把串聯(lián)間隙避雷器替換為四星形，同樣可以對(duì)相間絕緣保護(hù)問(wèn)題加以解決。通過(guò)對(duì)這種接法的運(yùn)用，相對(duì)相沖擊放電數(shù)值和殘壓數(shù)值和相對(duì)低數(shù)值更加接近，使得相間過(guò)電壓數(shù)值不斷降低，使得相間絕緣得到了必要的保護(hù)。而當(dāng)前已經(jīng)有大部分廠家對(duì)帶串聯(lián)間隙氧化鋅避雷器進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品本身性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)無(wú)間隙氧化鋅避雷器。以型號(hào)為TBP的四星形接線有間隙氧化鋅避雷器為例，具體的技術(shù)參數(shù)表現(xiàn)為：持續(xù)運(yùn)行的電壓是7.6kV，而工頻放電的電壓則是11kV。另外，沖擊放電的電壓是15.6V。通過(guò)對(duì)以上參數(shù)的分析可以發(fā)現(xiàn)，該氧化鋅避雷器的持續(xù)運(yùn)行電壓相對(duì)較高，能夠與長(zhǎng)期工作的在線電壓要求相適應(yīng)。另外，沖擊放電電壓與殘壓不高，不超過(guò)電動(dòng)機(jī)絕緣所能夠承受的過(guò)電壓極限。由此可見(jiàn)，在和電動(dòng)機(jī)相互配合的情況下，即可對(duì)其進(jìn)行有效保護(hù)，以免受到過(guò)電壓損害影響。

3.4設(shè)備內(nèi)部過(guò)電壓保護(hù)

和外部過(guò)電壓產(chǎn)生原因相比，內(nèi)部過(guò)電壓是可以人為控制的，因此發(fā)電廠可以在此方面采取一定措施，減少內(nèi)部過(guò)電壓的產(chǎn)生，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行：一方面，要避免負(fù)荷突變，以防設(shè)備在運(yùn)行中電壓突然升高，出現(xiàn)過(guò)電壓，做好突發(fā)事件的處理方案，保護(hù)發(fā)電機(jī)側(cè)勵(lì)磁系統(tǒng)，控制電樞。限制空載線路，將長(zhǎng)線路電容反應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。利用多種方法協(xié)同，將過(guò)電壓降到最低，減少對(duì)電氣設(shè)備帶來(lái)的影響。另一方面，發(fā)電廠電氣設(shè)備在工作的過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)電路單相接地的故障產(chǎn)生過(guò)電壓。此時(shí)可以統(tǒng)計(jì)運(yùn)行中單相接地故障的數(shù)量和頻率，結(jié)合單相接地時(shí)的正向過(guò)電壓值，設(shè)置避雷設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，提升電氣設(shè)備的使用壽命。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)發(fā)電廠電氣設(shè)備的過(guò)電壓保護(hù)，應(yīng)結(jié)合過(guò)電壓產(chǎn)生的原因及保護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，采取一定的措施，例如加強(qiáng)變壓器出口避雷器維護(hù)及預(yù)試工作、設(shè)置放電間隙、減少操作過(guò)電壓及設(shè)備接地故障等，來(lái)對(duì)發(fā)電廠電氣設(shè)備進(jìn)行過(guò)電壓保護(hù)。

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（作者單位：山西大唐國(guó)際云岡熱電有限責(zé)任公司）