变电站过电压分析与防护措施

变电站过电压分析与防护措施

发表时间：2019-03-27T10:37:07.763Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：肖志丰

[导读] 摘要：简单来说，过电压是指在运行期间电力系统的电压上升的情况，其高于设备的最大工频电压。

（广东电网揭阳普宁供电局有限责任公司 515350）

摘要：简单来说，过电压是指在运行期间电力系统的电压上升的情况，其高于设备的最大工频电压。过电压的后果非常严重，不仅损坏设备，而且电源故障问题在第一时间无法解决，这使人们的生命财产安全。为确保电力系统在运行过程中不发生故障，有关部门应积极采取保护措施。本文仔细分析变电站过电压及防护措施，以供大家参考。

关键词：变电站；过电压；防护措施

在电力系统运行过程中，由于故障或人为错误，会发生短时过电压，导致变压器绝缘损坏，电气设备无法正常使用。因此，为保证电气系统的正常运行，有关部门工作人员必须及时采取正确的防护措施，防止变电站根据实际情况发生过电压。

1 过电压的分类和影响

变电站过电压的主要形式分为外部过电压和内部过电压。外部过电压主要是指雷电过电压。雷电过电压主要通过直流过电压和感应过电压影响变电站。雷电直接撞击导体或系统设备，导致高振幅和陡峭的过电压，从而导致设备绝缘损坏并导致设备损坏。内部过电压主要是由电力系统内部运行方式的变化引起的，主要包括工频过电压，谐振过电压和工作过电压。当系统发生短路或断路器断开然后达到某种稳定状态时，在此过程中发生的过电压称为工频过电压，也称为瞬态过电压。

2 过电压防护的背景

随着次级弱电系统（例如变电站中的集成自动化系统和通信自动化系统）的广泛应用，这种电子系统组件的集成正在增加。信息存储量增加，速度和精度不断增加，工作电压也在增加。只有几伏特，信息电流只有微安，所以它对外部干扰非常敏感，特别是能够承受电磁脉冲和闪电等过电压。当过电压和伴随的电磁场达到某个阈值时，系统可能会发生故障，并且设备或其组件可能会永久损坏。尽管雷击电子系统的可能性很小，但可以穿过雷电，靠近地面，建筑物，交流电源线和空中雷云，或者通过静电感应和电磁感应引起的过电压。连接的电力线，信号线或接地系统侵入电子系统，并通过传导，耦合和辐射等形式的各种接口引起严重的干扰或事故。

3 变电站过电压的主要原因

变压器在在使用过程中出现的过电压，破坏变压器的绝缘有以下两种情况：

（1）击穿三种绝缘，分别是油箱之间、绕组之间以及铁芯与绕组之间，导致接地或者绕组短路的情况出现。

（2）在一个绕组内，击穿匝间和段间的绝缘，造成匝间出现短路的情况。通常，按照变压器过电压产生的不同原因，可以分为两种情况，分别是内部过电压和外过电压。

3.1 内部过电压

该电压通过电网中的能量传递或转换形成。电网的额定电压和幅度彼此成比例。如果额定电压较高，则振幅较大。相反，如果额定电压较低，则振幅较小。在超高压电网中，危害性较大的电压有两种：

3.1.1 谐振过电压

在特殊条件下，电网中的电容器参数和电感会产生谐振，从而引起过电压。因为可变电压的所有绕组的等效电路是电阻和电容。环路的固有谐振频率是固定的，基极范围宽，大约几百赫兹或几千赫兹，大于60％小于100KHZ，回路Q的最大值为30，衰减系数维持在0.7-0.9。之间。在特殊励磁情况下，如果运行或故障导致电网过电压，必须满足以下条件：首先，变压器的固有谐振频率和电网中的过电压频率应保持一致。其次，比较额定电压和过电压的大小以满足标准值。然后，当衰减系数减小时，相分离电压的峰值因数大于0.8。最后，在过电压长时间适合的情况下，很容易在局部绕组的位置产生谐振过电压，导致变压器中的各种故障。

3.1.2 切除空载变压器时，形成的操作过电压

通常，空载变压器在稳定运行时会产生磁化电感。大量的实验研究表明，当电流被100A切断时。当工频电流过零时，开关触点的电弧自然熄灭。同时，等效电感中没有磁场能量，切断时没有过电压现象。然而，当空载变压器被切断时，由于磁励磁电流小，它占额定电流的0.5％-1％，并且开关中的去除效果非常强。因此，只要电流不为零，息弧就会出现切流现象。在这种情况下，存储在电感器中的所有能量都被转换成发电厂功率，并且去除了空载变压器的过电压。

3.2 外过电压

又称大气过电压，主要来自直接雷击和雷击变压器。换句话说，它指的是由雷云放电形成的感应雷电过电压和直接雷电过电压。该电压的大小受到两个因素的影响，即雷电保护方法和雷电参数，与电网中的额定电压无关。与内部过电压相比，外部过电压的特点是持续时间相对较短，严格控制在10秒左右，冲击力很强，具有脉冲特性，与雷击活动强度密切相关。

4 变电站过电压的防护措施

通常，变电站过电压的防护措施体现在以下三个方面：

（1）对于土壤电阻率较高的塔，应采取适当措施，如延长接地带，更换原接地形式，更换土壤，选择接地模块，增加垂直接地体。如果生产线是新的，原则上不能使用耐化学性降低剂。如果塔架已经用减阻剂接地，则应适当调整挖掘检查周期。在腐蚀严重的区域，可以使用两种接地装置，即导电防腐涂料和耐腐蚀性高的材料。

（2）禁止使用避雷针。带避雷线的杆塔和变电站构架是许多传播媒体所用天线的重要支柱，比如：电视天线、广播天线、通讯天线等等。一旦避雷针被雷电侵入或者受到雷击，波便沿着避雷线进到站里面，导致局部接地网电位不断上升，窜入的高电位容易造成弱电和电压设备损坏。对于弱电和低压设备，可以采用限压方法。对于因雷击而造成弱电设备损坏可能发生的事故，可以装置专业的浪涌保护器。变电站与发电厂的接地装置，应该和避雷线连接在一起，方便分开连接点。如果避雷线和发电厂、变电站配电装置直接相连，发电厂与变电站的接地网要连接地下的避雷线装置，埋在地下的连接线，深度要超过15m。

（3）加强防雷线的维护。定期检查一些夹具，确保塔架接地点与避雷针安全连接。如果发现线路有绝缘架空地线，则必须不断加强电气间隙的检查和维护工作。如果线路的功率值达到220kv或更高，当选择绝缘地线时，地线上方的感应电压超过几十千伏，并且感应电流超过几百安培。在工程实践活动中，存在连续放电接地间隙的情况，严重干扰通信，甚至破坏所有接地绝缘子，导致电源故障。根本原因是