水電站電氣過電壓保護技術分析

王秋揚

摘要：在國內電力行業發展步伐不斷加快的形勢下，電氣過電壓保護技術成為了相關技術工作人員關注的熱點話題之一，電氣過電壓保護技術作為目前電力系統中不可或缺的關鍵技術，在保障設備運行穩定性和延長設備使用壽命方面有著很大的影響，尤其是在電網技術復雜性逐步提升的背景下，如何采用先進的電氣過電壓保護技術來提升設備運行的效率與安全性，保證電力設備的正常運行是新時期電力技術研究者關注的重點內容。基于此，本文將在闡述水電站過電壓種類與產生原因的基礎上，探討水電站電氣過電壓保護技術的實踐應用，希望為提升水電站電氣過電壓保護技術水平提供有價值的參考資料。

關鍵詞：水電站;電氣過電壓;保護技術

隨著社會經濟的快速發展，各行各業都得到了繁榮發展，同時也直接加劇了電力能源的需求量，對電力系統運行的安全性與穩定性提出了更高的要求。過電壓是由于電磁擾動所表現出的電壓異常升高的現象，不管是哪種形式的過電壓問題，所帶來的損害都是無法估量的，直接威脅著電力系統的安全穩定運行，甚至會對整個電力系統的供電安全帶來影響，面對多方面、隨機性強、難以預測的過電壓現象，水電站十分有必要加大電氣過電壓保護技術的研究，重視過電壓的防護設計，采用科學、有效和精確的過電壓保護技術將過電壓的危害降至最低程度，這樣才能有效保障水電站各項工作的順利開展，對于保障水電站電力系統的安全穩定運行有著很大的積極作用。

一、水電站電氣過電壓種類與產生原因

水電站電氣過電壓現象在實際工作過程中會直接損壞電氣化設備，導致電氣化設備發生一系列的故障，原有功能不能得到有效發揮，分析水電站電氣過電壓種類與產生原因，是有效應用電氣過電壓保護技術的必要條件。通常情況下，水電站電氣化設備工作中的過電壓總體上可以分為外過電壓和內過電壓，具體又細分為大氣過電壓、工頻過電壓、操作過電壓和諧振過電壓四種。其一，大氣過電壓。一般而言，導致大氣過電壓的因素是大自然的雷擊現象，由于雷擊的瞬間可以達到一萬伏的巨大過電壓，一旦供電線路或者電氣化設備線路遭到雷擊后，電流源作用過程和云放電過程大致相當，因此從電源的性質方面來看，一定會產生過電壓現象，大氣過電壓有著顯著的特點，如沖擊力大、破壞性強和持續時間短等等，而且過電量與雷擊的強度呈現出正比的關系，與電氣化設備的等級并無太大關系;其二，工頻過電壓。實質上，導致工頻過電壓的主要原因是線路空載時的榮升效應，并且工頻過電壓有著倍數較低、持續時間久和安全威脅大的顯著特點，絕緣電氣設備受工頻過電壓的影響較小，通常情況下在相應線路上安裝并聯電抗亦或是設置導體避雷線就能夠顯著降低工頻過電壓發生的可能性;其三，操作過電壓。所謂操作過電壓，即是由于操作人員操作不當導致的故障，也有可能是電氣化設備自身出現了故障或者工作者進行了斷路器操作，這些原因都有可能導致操作過電壓的現象產生，操作過電壓還分為弧光接地過電壓、空載變壓器過電壓、切除空載線路過電壓和空載線路重合閘過電壓等形式;其四，諧振過電壓。在水電站電力系統產生故障時，電感元件和電容元件就很有可能發生振蕩回路的現象，最終引發諧振而出現諧振過電壓的現象，諧振過電壓是過電壓現象中較為嚴重的一種，不僅僅會對電氣化設備產生破壞性、并對低、中壓電網的運行帶來極為惡劣的影響，甚至還會燒壞設備、在很大程度上降低了設備的絕緣性。

二、水電站電氣過電壓保護技術的實踐應用

（一）做好防雷保護工作

在雷電過電壓中，侵入波是最為嚴重的因素之一，會大大降低電氣化設備的使用壽命，威脅著電氣化設備運行的安全穩定性，只要水電站電路系統遭到了侵入波的破壞，那么電氣化設備就會直接遭到損壞，甚至導致電路系統處于癱瘓的狀態。因此，在面對著這種情況，水電站有必要采取多種途徑做好防雷保護工作，盡可能地減少侵入波對于電氣設備的損害和影響，如可以采用加裝電路進線保護設施，增強電氣化設備的過電壓承受能力，同時還可以采用閥型避雷器，提高水電站電氣化設備運行的穩定性與安全性，保障相關工作人員的人生安全。此外，水電站技術人員也可以利用氧化鋅避雷器，這是一種新型的電氣過電壓保護技術，能夠有效地避免大氣過電壓，在發生大氣過電壓時，由于電壓的作用，氧化鋅避雷器的電阻會得到大大降低，為電流通過營造良好的條件，這樣便可以及時地泄放出電氣設備中殘留的電壓，在電壓恢復到正常值之后，氧化鋅避雷器的電阻也會回到原來的狀態，表現出絕緣的特點，有效保護電氣化設備不被過電壓所損壞，再加上氧化鋅避雷器有著電壓流通量大和殘余電壓少的特征，而且制造工藝極其簡單，有著很大的應用前景和推廣價值。

（二）放電間隙保護技術

放電間隙保護技術也是電氣過電壓保護技術的一種，在水電站過電壓保護中得到了廣泛應用，通常在防雷保護裝置中得到使用。一般而言，防雷保護裝置中有兩個電極，其中一個直接連接著接地設施，另一個則是通過帶電導線與絕緣子連接，在具體的工作實踐中，需要確保這兩個電極保持一定的距離，這樣才能發揮出過電壓保護的作用。實質上，放電間隙保護設施的裝置構成并不復雜，有著很好的保護作用，不僅僅在水電站領域得到了廣泛應用，而且還被廣泛應用于各種電氣化設備中，再加上放電間隙保護設施有著后期維護便利性強、種類豐富的顯著特點，是水電站電氣過電壓保護技術的重要組成部分，其中棒型、球型和角型是最為常見的類型，棒型放電間隙保護設施的伏秒特性最為陡峭，但是在與水電站相關電氣化裝置進行絕緣性配合時，其配合程度不佳，但是球型放電間隙保護設施的伏秒特性比較平緩，電氣過電壓保護技術的性能最好，但是在實際使用的過程中有可能發生端頭燒傷的狀況，在一定程度上降低了電氣過電壓保護的效果。

（三）勵磁變壓器過電壓保護技術

勵磁變壓器是水電站電氣過電壓保護技術的核心組成部分，也是目前應用最為廣泛、效果較好的一種過電壓保護技術。針對水電站電氣過電壓保護而言，采用無間隙避雷器是勵磁變壓器的最好方式，但是在實際運用的過程中，需要意識到以下兩種方式：首先，在正常的狀態下，氧化鋅電阻實施連續動作亦或是導通動作都有可能促使非線性電阻老化現象的產生，最終出現短路的問題，所以在具體操作的過程中不能有上述兩個動作。與此同時，非線性電阻的方式不可以在100Hz連續過電壓吸收中應用，針對過電壓現象，一般采取氧化鋅電阻保護與吸收的方式，為了促使這一過電壓保護技術得到有效應用和發展，國家相關部門曾頒布了相關規定來保護勵磁變壓器的有效運轉，但是在實際的過電壓保護中，由于一般的避雷器絕緣性不好，不利于產生較好的過電效果，在勵磁變壓器中不能得到應用。從整體上而言，對于水電站電氣化設備，阻容器能夠用于對100Hz過電壓來制約，在阻容不老化、電阻能正常散熱的情況下，就可以很好地吸收過電壓。

三、結論

總而言之，電氣設備是水電站電力系統的重要組成部分，其穩定性與安全性直接決定著電力網絡的運行狀況，如何降低和消除過電壓帶來的損害關系著水電站的發展成效。因此，作為新時代的水電站技術工作者要發現水電站電氣過電壓種類與產生原因，并采取先進的過電壓保護技術保障電氣化設備不受到損害，這樣才能確保水電站運行的安全性與穩定性，為社會經濟發展提供更加穩定的電力能源支持。

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