电气一次设备过电压保护方案分析与研究

电气一次设备过电压保护方案分析与研究
发布时间：2023-02-06T06:39:36.388Z 来源：《当代电力文化》2022年第17期作者：赵安锰赵正旭帕肉·帕尔哈提阿布都沙拉木·拉吉甫[导读] 电气一次设备作为电力系统的重要组成部分，
赵安锰赵正旭帕肉·帕尔哈提阿布都沙拉木·拉吉甫国网新疆电力有限公司喀什供电公司新疆喀什市 844000摘要：电气一次设备作为电力系统的重要组成部分，其稳定性、安全性、科学性直接影响到整个电力网络的运行中的正常、稳定和安全。

因此，降低和消除电气设备过电压问题的发生当引起我们极大的重视。

在进行设计时，需要综合考虑外过电压和内过电压的保护，从
输电线路、出线设备、出口断路器、发电机中性点等多个方面进行综合设计，为电力系统的安全、平稳运行提供可靠的保障。

关键词：电气；一次设备；过电压保护 1电气设备过电压保护技术应用原则 1.1外部防护体系
电气过电压外部防护体系的主要功能是限制外部电流、电压对于内部设备的影响，通过隔绝作用限制外部电感、电容效应形成的过电压作用。

外部防护体系主要包括接闪器、引下线及接地系统等部分构成。

相应防护体系设备应按照设计标准施工，接闪器的安装应全面覆盖，保证设备能处于其滚球保护半径之内；引下线应围绕外部防护体系均匀布设，接地系统应连接的同时也要保证接地电阻达到防护设计标准。

1.2内部防护体系
（1）内部防护的重点在中控室、二次屏室、计算机室等位置，相应的过电压影响在上述位置较为集中，对于电气系统的影响较大。

因此，内部防护系统应围绕核心位置布设，引下线应与结构立柱维持3m以上的电流安全距离。

厂房、尾水渠、坝区等部分应通过导体进行有效连接，形成等电位体，避免雷击过电压形成的电位差出现的不良影响，控制地电位反击故障。

（2）通过等电位体的连接，能够形成的良好电磁屏蔽效应，避免电磁、电感效应形成的过电压影响，能够在内部形成多级防护体系，通过雷电过压保护设备的应用，全面降低雷击残压水平，使设备的过电压作用处于可控范围之内。

（3）应重视多级防护体系中各防雷保护设备的实际应用效果，防雷保护区设置的保护器设备应通过相应的过电压运行测试，选择满足IEC要求的雷电测试波形对设备进行检测。

2电气一次设备过电压保护设计 2.1输电线路过电压保护设计
在计算输电线路工频过电压的过程中，应当充分考虑到在常态下由两相接地故障、单相永久接地故障等对于线路可能产生的作用。

可以通过降低机组的运行电压、设置远跳对侧开关、机组进相运行等方式进行过电压保护。

2.2出线设备的过电压防护设计
为了降低电气设备遭遇雷击的可能性，避免电网系统出现跳闸的情况，应当采取架空地线的设计方案，在出线设备上装置避雷针等保护装置。

同时，在电缆的连接方面，户外终端可以通过金属保护套，经由氧化锌电阻进行接地设计，而户内终端更为简单，可以直接利用接地连接箱实现接地。

2.3电压保护设计
使用SSP系列变压器作为主变压器。

SSP系列变压器的高压绕组雷电冲击的绝缘水平为1550kV，低压绕组雷电冲击的绝缘水平为125kV，高压操作绕组冲击的绝缘水平为1175kV。

同时，主变压器的高压侧中性点进行直接接地的设计，为了避免低压侧遭受雷击的现象，还应当设置避雷针等保护装置。

这种设计方案的性价比比较高，不仅能够满足电气设备的安全性要求，还经济实惠，能够有效地控制工程造价。

2.4出口断路器过电压保护设计
为了避免断路器出现操作过电压，增强断路器的灭弧能力，在发电机两端需要以并联的方式连接电容器。

此外，为了保护变压器高压侧不受电压损害，需要设置大容量高压限流熔断组合保护装置。

这样能够很好地保护电气设备的绝缘性，有效地增强断路器的灭弧能力。

3电气一次设备过电压保护措施 3.1设备雷击过电压保护
电气一次设备遭受雷击产生的过电压是形成外部过电压的最重要因素，因此在电厂开展过电压保护工作的过程中采取保护措施。

其一，加强对出线设备的保护。

电厂运行方面借助架空方式完成对出线设备的架设，能加强对出线设备过电压的保护，在具体工作中主要是采用降低雷电直击线路中绝缘子闪络的次数，避免雷电击中线路，对线路行程保护，使电气设备跳闸的几率能得到有效的控制，避免电气设备行程过电压的问题。

电厂在架空出线的过程中，一般会开展试验分析工作，合理采用塔杆接地的方式，科学有效的降低雷击过电压不良影响。

其二，铺设多种防雷保护装置，一般所设置的避雷装置涉及到防雷接地、GIS设备以及电容器组等，在这些设备的集中保护下，能实现对过电压危害的有效控制，降低雷击过电压保护的不良影响，提高电气一次设备过电压保护工作效果。

3.2设备内部过电压保护
设备内部过电压保护会采用人为控制的方法，制定多种类型的保护方案，突出电气一次设备过电压保护工作的整体效能。

其一，降低突发事件引起的负荷突变过电压形成几率。

在具体开展实践操作工作的过程中，如果出现突发事故往往会形成电压急剧升高的情况，引发电气一次设备过电压的问题。

所以要人为关注突发事件的预防和处理工作，可以尝试在电机侧装设相应的励磁系统，对电枢反应情况实施合理化的控制，也可以引入限制空载线路的手段对长线路电容效应实施科学化的控制，或是在良种方法的协同作用下，降低突发事故引发过电压问题对生产工作的不良影响。

其二，降低电气设备老化引起的负荷突变过电压形成几率。

在电厂运行方面，电气设备老化或者相关的因素也会造成接地故障的问题，引发过电压的情况。

因此按照数据计算结果，综合分析单相接地产生的电压值，要对避雷设备灭弧电压实施有效控制。

一般情况下，避雷器直接接地相电压应该控制在正常电压0.8倍的范围内，提高避雷针的使用寿命，减少有电气设备老化引发过电压问题。

3.3主变压器过电保护
由于主变压器产生的过电压问题往往与断路器灭弧能力强弱、开断空载变压器功率大小存在直接的关系，因此针对主变压器开展过电保护工作的过程中，要注意结合这两个点进行探究。

按照W=0.5·LB·I02+0.5X公式以及能量守恒定律能进行合理化的推导，在磁场能实现对电能的完全转化时，绕组电容电压值会达到最大的状态，此时电厂为了开展过电压保护工作，可以使用纠结式绕组增加绕组的电容容量，并同时设置接地措施实现对主变高压器的有效保护。

在开展主变压器保护工作的过程中，可以尝试在主变低压PT柜内，适当的安装避雷设备，降低主变低压侧受到雷击产生过电压的问题，确保在达到安全生产标准的情况下，能实现对工程运行成本的科学合理控制。

3.4放电间隙
对于放电间隙的保护同样是非常重要的一项措施，一般情况下建议采用简单的防雷措施来实现防护，因其具备建构简单、维护方面、成本低廉的优点，并可以对一般的过电压现象进行防护，但针对部分特殊情况，则需要采用相对复杂的防雷措施，其应用虽然较为繁琐，但可对电压过高的现象进行防护。

目前放电间隙的防护措施主要分为三类，即棒形、球形、角形，此三种措施各自具备功能特点，利弊点也存在一定的禅意，需要工程结合自身条件来进行选择，但目前来看角形措施是应用最为广泛的一种措施。

3.5出线过电压保护
针对出线一次设备进行保护，应当采用GIS、AIS两种配电装置来实现，一般来说GIS装置主要用于2000m以上的架空线路，其安装时必须在出线连接处安装避雷器，但要注意避雷器不可安装在母线上。

而AIS装置则主要用于35—220kV的进线段，此装置的安装同样需要避雷器的配合，一般情况下安装要求与GIS相同避免安装在母线上，但基于现况在部分特殊情况下可以安装在母线上。

此外AIS装置的安装需要严格注意接地端与电缆金属表面接触，以防出现安全事故。

4结语
在电厂运行生产方面，为了能对电气一次设备过电压现象实现有效的控制，降低电气一次设备过电压产生的消极影响，就要针对过电压形成的影响和成因等进行分析，重点针对过电压保护工作的开展进行深入系统的探究，确保所得出的研究结果能为电气一次设备稳定运行提供相应的支持和保障。

参考文献：
[1]张文霞.电气一次设备过电压保护方案分析与研究[J].信息系统工程，2017（12）：33.
[2]罗乐.电气一次设备过电压保护措施探讨[J].通讯世界，2017（12）：173-174.。