电气一次设备过电压保护措施探讨

电气一次设备过电压保护措施探讨
摘要：随着我国经济的不断发展，工农业生产不断加快，导致了国民用电量的
不断激增，加之我国交通、水利、电力等基础设施的建设工作的不断推进，致使
水电厂生产压力不断增大。

由此可能引发一系列问题：降低电气设备的使用寿命，引发大面积的突然断电，对水电厂工作人员生命财产安全造成重大威胁，严重影
响市民正常的生产生活。

为此本文通过对水电厂过电压问题进行分析，对水电厂
过电压及其相应保护措施进行了详细探究与讨论，为以后进一步研究水电厂过电
压问题提供了一定理论支持。

关键词：电气；电压；管理；对策
1导言
电力系统在正常运转时由于各种因素的影响会产生电压异常升高的现象，这
种现象会破坏电压值的稳定，从而造成电磁波动，使电力系统电压值超过其所能
承受的电压极限，容易对正在运行的电气设备造成损害，同时对电力系统的正常
运行带来极大的安全隐患。

电气设备长期日以继夜的高负荷工作难免会出现各种
问题，但是由于上述情况产生的过电压是造成电力设备损坏的主要原因。

因此，
在对电力设备的进行保护时要考虑多重因素，电气设备不仅要承受正常电压还要
能接受一定范围内的过电压，这样才能保证电力系统的正常运行，进而降低电气
设备的运行成本。

2外过电压和内过电压的危害分析
过电压主要是指超过电力系统正常承载幅度的电压，幅度较小的电压对电气
设备的危害程度也比较小，在后期的维护检修工作中可以做适当的调整，但是一
旦电压超过正常幅度形成大幅度的电压就容易对电气设备产生危害，甚至损毁电
力设备引起大规模的断电现象，因此，这种情况要引起我们的格外重视。

2.1外过电压的危害
过电压可以分为两类，一种是外过电压，一种是内过电压，其中外部过电压
又被称作雷击过电压，主要是由外部的雷云放电所引起的过电压。

对于外部过电
压的高低程度取决于雷云放电的大小，要想减小外部过电压产生的影响，可以通
过对电气设备自身质量的改善来防止过电压带来的损害。

2.2内过电压的危害
内过电压主要分为三种电压，工频过电压，操作过电压和谐振过电压。

与外
过电压相比，内过电压则是由内部系统故障引起的过电压，在这几种内部过电压
中谐振过电压是危害性极强的一种电压，由于其具有巨大的破坏性会直接影响到
中低压电网的正常运行，以至于后期的修复工作开展十分困难。

3过电压产生的原因
3.1电力外输线路原因
远距离高压专用输电线路是许多水电厂店里外输线路的主要方式，这种输电
方式由于输电路程远，情况较为复杂，应作为过电压保护措施的重点对象。

在水
电厂实际运行操作中，发电机容易产生励磁现象，由物理学相关理论可知，励磁
现象会导致电磁的扰动，从而容易使电气设备形成过电压。

此外，由于各种因素（电容效应、不对称接地等），输电线路的空长线在输电的过程中也可能形成过
电压。

3.2出线设备原因
风雨雷电等极端自然现象是形成外部过电压的主要因素，在实际工作中很大
程度上，会影响水电厂的电网路线，尤其是出现雷电情况。

因为雷电是直接可以和输电线路接触的，这样很可能引起电力系统发生跳闸现象，从而严重的影响到输电线路。

3.3主变压器原因
主变压器侧断路器存在的开断空载现象是水电厂经常会出现的问题，在这种情况下，就会伴有断流器切断微弱电流的情况发生，根据物理学的相关原理与公式可知，当磁场能量完全转化为电能时，绕组上的电容电压会呈最大值，通常情况下，过电压与主变励磁及绕组电压成正比，也就是说，绕组和主变励磁很大程度上影响着电压值的高低，因此主变压器也是过电压产生的原因之一。

3.4发电机的中心点原因
水电厂都是将一个高电阻接变压器上连接发电机的中性点，然后再将分别这两个设备接地使用。

变压器的变比值相对较高，可以阻止电气设备发生过电压过高的现象，这样就可以将发电机中性点的绝缘压力降低；与此同时，有的工厂会通过变压器减少电压值的变化幅度，来避免谐振过电压的产生，然而这种措施很可能由于电气设备存在绝缘地带，而对使用寿命带来极大影响。

4保护措施
4.1输电线路过电压保护
内过电压中的工频过电压是绝缘配合的基础，工频过电压一旦出现异常攀升不仅会影响到操作过电压，同时也会影响到电气设备的绝缘强度和出线断路器的绝缘电阻的热容量导致电气设备产生故障。

因此在计算外送线路的工频过电压的时候要充分考虑到各种故障的影响，例如两相接地故障、单向永久接地故障等，可以通过降低机组的运行电压，设置远眺对侧开关，机组进相运行等方式对过电压进行保护。

4.2出线设备的过电压防护
由于环境因素的影响，电气设备暴露在外部环境下很容易受到雷击的影响，造成跳闸或者断电的现象，为了应对这种情况的产生，可以采取拉长线空地架高的方式进行预防，另外为了降低雷击对出线设备的危害可以在出线设备上安装避雷针，有效防止内部系统电压过大导致的设备损坏情况，为电力设备的正常运转提供有效地保障。

除此之外，还可以利用高电压、高质量的电气设备来防止过电压的危害，例如在电缆连接的户外部分采用金属保护套，利用氧化锌的电阻进行接地设计，在户内终端部分直接与接地箱连接实现接地，从而能有效的保护电力设备的安全稳定运行。

4.3主变压器的过电压保护措施
由于主变压器的过电压主要和开断空载变压器几率大小，以及断路器灭弧能力的强弱有关，所以有效控制这两点因素是非常关键的。

根据W=0.5•LB•I02+0.5X 和能量守恒定律可以推出以下结论：当磁场能全部转化为电能时，绕组电容电压值最大，所以水电厂首先使用纠结式绕组，来提高绕组的电容容量，同时采用直接接地的方式来保护主变高压器，并将一组避雷设备安装在主变低压PT柜内，这样做可以避免或降低主变低压侧遭受雷击的几率，在符合安全生产的需要的同时，还可以大大节省工程的投资成本。

4.4出口断路器过电压保护
断路器是电力系统中常用的电力设备，需要对发电机两端连接的电容器进行并联来降低过电压，同时还需要增加断路器的灭弧能力保证开关。

另外，还可以通过变压器的测压和设置保护装置来确保大容量的高压限流熔断组合。

通过利用
保护装置可以有效的保护电气设备的绝缘性，降低过电压给电气设备带来的损害。

5电气一次设备过电压保护设计所应遵循的原则
无论是外部过电压还是内部过电压都会对电气设备造成一定程度的危害，严
重影响电网系统的正常运行，因此，在电气一次设备过电压保护设计的过程中应
当遵循以下原则：首先，电气一次设备在进行保护设计时要考虑多方面的因素，
充分考虑外过电压和内过电压的保护问题，使电气设备的绝缘不仅能够承受正常
电压值还要能承受一定范围内的过电压，防止电气设备的遭受损害，以保证电力
系统的安全正常运转。

其次，协调防过电压设备与电压水平之间的各项技术参数，使各项技术参数得到有效配合，例如防过电压设备中的避雷器等装置的保护水平
要不高于电气设备的过电压水平，从而确保电压设备的正常使用，同时延长电力
设备的使用寿命。

结束语
电气一次设备能够维护电网的稳定运行，为人们的生产生活中的电力供应提
供保障，因此，采取相应的措施对电气设备进行电压保护已经成为电力行业发展
的必然趋势，所以对电气一次设备的保护只有从输电线路、出线设备、电压保护
以及出口断路器等方面进行综合考虑才能保证电力系统安全运行，从而减少损耗
增加经济效益和社会效益。

参考文献：
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