試論水電廠電氣一次設備過電壓保護措施

高喜笙

摘要：電力系統的正常工作需要穩定的電壓值，由于特殊情況下造成的電壓異常升高會產生電磁波動，超過了電力系統所能承受的電壓極限，從而對電力設備產生破壞。雖然在電氣設備的正常使用過程中，難免受到工作電壓天長日久的侵蝕，但是這種過電壓的情況是電氣設備受損的重要原因。鑒于此，本文主要分析探討了水電廠電氣一次設備過電壓保護措施，以供參閱。

關鍵詞：水電廠;電氣;一次設備;過電壓;保護措施

引言

隨著我國經濟的不斷發展，工農業生產不斷加快，導致了國民用電量的不斷激增，加之我國交通、水利、電力等基礎設施的建設工作的不斷推進，致使水電廠生產壓力不斷增大。由此可能引發一系列問題：降低電氣設備的使用壽命，引發大面積的突然斷電，對水電廠工作人員生命財產安全造成重大威脅，嚴重影響市民正常的生產生活。為此本文通過對水電廠過電壓問題進行分析，對水電廠過電壓及其相應保護措施進行了詳細探究與討論，為以后進一步研究水電廠過電壓問題提供了一定理論支持。

1過電壓簡介

過電壓是指在超過正常運行電壓，該電壓可以使電力系統的保護設備或者絕緣設備失去保護或者絕緣的作用。過電壓可分為內部過電壓和雷電（外部）過電壓兩部分。空載線路可分為閘過電壓、分閘過電壓及空載線路合閘過電壓等，較為常見的有電弧接地過電壓。持續時間很長的諧振現象在系統電感、電容參數配合不當的情況下及電壓升高，統稱為諧振過電壓，較為常見的包括參數諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓及有線性諧振過電壓。水電廠電磁一次設備損壞或者因為停電的呢干部可避免的因素，均會引起過電壓發生。因此做好電氣一次設備的過電壓保護措施就顯得尤為重要。

2水電廠電氣一次設備的過電壓保護措施

2.1勵磁變壓器

鑒于外部過電壓的特殊性，過電壓保護器使用了無間隙避雷針。因此在使用勵磁變壓器時要考慮到幾個方面可能存在的問題。首先，為了避免短路，要考慮到氧化鋅的電阻特性。非線性電阻老化容易導致短路現象的發生，而其最高吸收限度也不能超過100NHz的連續電壓。其次，一般的避雷器由于絕緣程度較低，對于勵磁變壓器的保護效果有限，在產生電壓時容易直接損傷勵磁變壓器，因此需要調整參數，切實對勵磁變壓器進行保護。遺憾的是，由于參數的變化會導致二次電壓隨之變化，因此，目前市面上還未能找到行之有效的產品。

2.2設備內部過電壓保護措施

（1）防止負荷突變過電壓在實際操作過程中，突發事故很容易導致電壓突然升高，從而引起電氣設備過電壓，因此，做好突發事故的預備處理方案非常關鍵。首先應該在電機側裝設勵磁系統，以控制電樞反應;同時，還要運用限制空載線路來科學有效的控制長線路電容效應。兩種方法協同作用，可以有效減小或避免突發事故帶來的負面影響。（2）防止負荷突變過電壓在實際操作過程中，由于部分電氣設備老化或其他因素，接地故障也很常見。在水電廠的電力系統中，尤其以單相接地為主要形式的接地故障最容易引發事故，所以一般水電廠會根據實際情況，通過數據計算，并參考單相接地時的正常相過電壓值，設定合適的避雷設備滅弧電壓。通常情況下，水電站會以單相接地時，避雷器的直接接地的相電壓應該是正常電壓的0.8倍，這樣可以保證避雷針在低于正常電壓下工作，有效提高避雷針和其他電氣設備的使用壽命。

2.3放電間隙

對于間隙的保護，通常是采用簡單的防雷裝置進行保護，這種保護裝置一般是由2個金屬電極組合而成，一頭連接帶電導線并固定于絕緣子上，另一頭穿過輔助間隙連接至接地裝置，2個電極之間具有一定的間隙距離。這種保護裝置的構造非常簡單，維護起來沒有一點難度，唯一的缺點是很難進行自行滅弧。保護裝置的間歇結構有三種：棒形、球形、角形。三種形狀的結構各有各的優點和缺點。棒形具有非常陡的伏秒特性，很難與設備的絕緣要求達成完美的配合;球形雖然伏秒特性比其他二者都要平坦的多，保護性能也不差，但是就端頭易發生燒傷這一缺點上，與棒形一樣的明顯，一旦發生燒傷后，電極之間的間歇距離就會擴大，從而影響動作準確性。相對這兩種形狀的保護裝置，角形綜合了二者的優點同時有沒有二者的明顯缺點，近年來于過電壓防護領域中有了比較廣泛的應用。

2.4出線過電壓

針對這種一次設備的保護，需要采用GIS和AIS2種配電設備。GIS裝置需要至少2000m以上的架空線路，并且必須在出線連接處安裝避雷器，但是避雷器嚴禁安裝在母線上。在電纜段與避雷器相連的另一端務必接地，對于單芯和三芯電纜亦是如此。AIS裝置能夠對35～220kV的進線段起到保護作用，同樣需要裝置避雷器，并且禁止安裝在母線上，特殊情況除外。同時，AIS配電器需要格外注意接地端和電纜金屬外皮的接觸情況，避免意外情況的發生。

2.5發電機出口斷路器與廠用電開關

瑞士ABB生產的HE3C型發電機出口斷路器是揭陽橫江水電廠的發電機出口斷路器采用的斷路器。在發電機兩段并聯電容器是為了降低斷路器操作過電壓，同時增加斷路器滅弧能力。這個斷路器采用了大容量高壓限流熔斷器組合起來保護廠內的變壓器高壓側，然后根據高能氧化鋅電阻的特點來控制設備產生的弧壓，也可以迅速的將產生的弧滅掉。從而達到過電壓小于.25倍額定相電壓;弧壓將電流迫人氧化鋅電阻中極快衰減;同時保護設備的絕緣安全的效果。廠用10kv開關里面安裝了一個避雷針，也是氧化鋅的材質，這是ABB公司所開發的真空斷路器所帶來的一個設備。可以說廠用低壓配電母線配有浪涌保護器，開關本體即有過電壓保護裝置，這樣就可以有效的防止母線被雷擊或者是一瞬間產生的過電壓給設備帶來損壞。

結束語

總而言之，水電站中電器一次設備的性能平穩與否直接關系到水電廠的正常運行，過電壓造成的電網不穩定，輕則燒毀電氣設備，重則造成大規模停電，會為水電廠帶來巨大的經濟損失。針對復雜多樣的過電壓類型，需要采取合適的措施進行保護。只有為電氣一次設備提供平穩的工作電壓，才能盡可能少的損耗其壽命，從而保證電氣設備的長期運行。

參考文獻：

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