电气一次设备过电压保护问题分析

电气一次设备过电压保护问题分析

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摘要：电气一次设备在电力系统中占据举足轻重的位置，直接影响着电力系统的稳定性。电气一次设备受到诸多因素的影响，常遇到电压问题，导致电气设备发生故障，甚至造成电气设备的损坏，对电力系统的正常运行造成了极大的影响。本文以内过电压和外过电压的成因和危害为基础，对电气一次设备过电压保护的基本的原则、设计方案以及注意事项进行详细的研究。

关键词：电气一次设备；过电压；过电压保护；设计方案

电气一次设备过电压就是指电气一次设备的电压值超

出了规定的最高电压值，在某种特殊的情况下，出现异常的电压升高的现象。电气一次设备过电压从通常的角度来看，隶属于电磁扰动。要想将电压现象对电力系统的影响降到最低，就要在电气一次设备的设计阶段，适当的提高电气设备的电压承受能力，减少电气设备损害，促进电力系统的稳定运行。

一、内过电压与外过电压的成因及危害

内过电压和外过电压的成因包括系统自身故障、雷击等

外在故障等多方面因素；其危害不仅体现在对电气设备的损坏上，还体现在对整个电网系统正常运行的影响上，具体如下。

1、内过电压与外过电压的成因

将过电压划分成内过电压和外过电压，其划分的主要依据是过电压的成因。

内过电压是指电力系统自身出现故障导致过电压情况

的发生，以具体的过电压情况，可将内过电压分为几种类型：暂态过电压、操作过电压以及谐振过电压等。通常情况下，暂态过电压是指断路器故障导致的过电压情况，常见的形式有空载长线电容效应、不对称短路接地等过电压情况。断路器操作不当、断路器断路故障都是引起操作过电压的因素，再进一步进行划分，可以分为：切除空载线路过电压、空载线路重合闸过电压、弧光接地过电压以及切断空载变压器过电压等[1]。

引发外过电压方式主要是雷击，因此，外过电压又称为雷击过电压。外过电压以雷击的不同形式为依据，分为不同的类型，包括直击雷过电压、感应雷过电压以及雷电波过电压等等[2]。其中，直击雷过电压的危害性较大，是指雷电直接将电气一次设备击中，能够将绝缘层击穿。感应雷过电压在放电的过程中周围的磁场发生了变化，但没有直接击中电器设备，只是击中了电气设备周围的路面或是树木，即使如

此，感应雷过电压也会对电气设备形成危害。

2、内过电压与外过电压的危害

内过电压与外过电压以及这两者中包括的每种形式的

过电压都会对电气一次设备造成不同程度的损害，严重情况下，甚至会对整个电网系统的正常运行造成威胁，直接导致供电系统的供电不安全，供电质量也相对较差。

内外过电压的危害主要体现在内过电压上，内过电压给电气设备造成一些故障，直接导致电器设备的某些功能不能正常使用，电气设备则不能充分发挥其应有的效能。因此，要想保障电力系统的正常、稳定运行，最佳的解决方案就是更换电气设备，而更换电气设备存在的问题是成本较高，长此以往，将会严重阻碍电力企业的长期发展，电力企业的经济效益受到一定的损害。严重情况下的内过电压甚至可能导致整个电网系统断电，对用户的生活质量以及企业的生产都造成了严重的影响。相关部门进行过电压保护采取提高电气一次设备绝缘效果的措施，但这样的解决方案会增加电力企业进行电网建设的投资和预算。总之，过电压带来的危害是多方面的，其后果也是非常严重的，因此，对电力设备的过电压问题引起高度的重视，进行科学的电气一次设备的设计，降低过电压造成的危害，已成为电力企业亟待解决的问题。

二、电气一次设备过电压保护设计的基本原则

电气一次设备过电压保护设计应遵循以下四项原则：

第一，电气一次设备过电压保护设计要在充分考虑外过电压保护的同时，提高对内过电压保护的意识。电气设备在电网系统的运行过程中需要承受的常态过电压是有一定的范围的，为保障电气设备在常态的过电压范围内不受到损害就更应加强电气一次设备过电压保护设计。

第二，工频过电压在对操作过电压水平有着重要影响的同时，也直接影响着出线避冒器的额定电压，这将对电气设备的绝缘水平产生决定性的影响，同时，也会影响出线断路器的电阻通热量。针对这一问题，应通过科学准备的计算和有效的分析确定外送线路工频过电压的水平。

第三，妥善解决电气一次设备过电压保护设计中的各项技术参数的矛盾，使电气一次设备过电压保护设计水平与避雷针等装置的保护水平置于同一水平线上，甚至高于避雷针等装置的保护水平。

第四，防止在电气一次设备过电压保护设计中出现谐振过电压，就需要将各类参数组合进行正确、科学的处理。

三、电气一次设备过电压保护设计方案

本文主要对输电线路过电压保护设计、出线设备过电压保护设计、电压保护设计、出口断路器过电压保护设计进行具体的分析，具体如下：

1、输电线路过电压保护设计方案

在对输电线路工频过电压的计算时，应将常态下两相接

地故障以及单相永久性接地故障等对输电线路可能产生的

作用列入计算和设计的考虑范围内，对输电线路过电压的保护措施可以是降低机组的运行电压，或是设置远跳对侧开关等多种方式。

2、出线设备过电压保护设计方案

架空地线装置，在出线设备上装置避雷针等装置以降低电气设备遭到雷击的可能性，从而避免电力系统出现跳闸的情况。与此同时，户外终端可以利用金属保护套，从氧化锌电阻处穿过再进行接地设计，完成电缆的连接活动；户内终端连接电缆的方式较为简单，通过连接箱便可直接实现接地，完成电缆连接。

3、电压保护设计方案

主变压器选用SSP系类变压器，其高压绕组和低压绕组雷击的绝缘水平分别为1550千伏和125千伏，高压绕组冲

击的绝缘水平为1175千伏。主变压器的高压侧中性点的设

计是直接接地，还应增加避雷针设置以避免低压侧遭到雷击。这种设计方案不仅能够保障电气设备的安全性还能保障电

企业的经济投入少，性价比相对较高，使用此种设计方案还可以有效的控制工程造价。

4、出口断路器过电压保护设计方案

在发电机两端以并联的方式连接电容器以增强断路器

的灭弧能力，从而避免断路器出现过电压操作。除此之外，