吳連峰

[摘 要] 對(duì)日常工作中常見的電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及特征進(jìn)行了綜合分析，結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)提出對(duì)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象的防范措施和相關(guān)處理方案。

[關(guān)鍵詞] 電氣設(shè)備;過電壓;處理方案

據(jù)相關(guān)事故統(tǒng)計(jì)分析，由過電壓所引起的電氣設(shè)備絕緣損壞事故在電力系統(tǒng)故障中占到主導(dǎo)地位。所以，對(duì)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象進(jìn)行有效分析，找到相應(yīng)的安全防范措施對(duì)電力系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定、安全運(yùn)行有著重要意義。

一、電氣設(shè)備過電壓產(chǎn)生的原因、分類和特征

1.直擊雷過電壓產(chǎn)生原因及特征

直擊雷過電壓指的是電氣設(shè)備由于磁場(chǎng)作用被雷電擊中后雷電流在電氣設(shè)備內(nèi)部被擊物阻抗（包括設(shè)備接地電阻）所形成的電壓降，其幅值受到被擊物阻抗的性質(zhì)和參數(shù)及雷電流的大小和上升幅度影響。并且，雷電云對(duì)地放電現(xiàn)象會(huì)多次重復(fù)，每次放電過程可以分為先導(dǎo)放電和主放電兩個(gè)階段，對(duì)電氣設(shè)備影響最大的是主放電，它的幅值很高，上升速度和頻率較大，形成的過電壓現(xiàn)象較大，相應(yīng)也較重。直擊雷過電壓的特點(diǎn)就是過電壓電壓較高，能量較大，所產(chǎn)生的破壞程度較為嚴(yán)重，幾乎所有絕緣部件都無法承受，會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成較大的破壞，但是持續(xù)時(shí)間較短。

2.感應(yīng)雷過電壓產(chǎn)生的原因及特征

感應(yīng)雷過電壓的產(chǎn)生的原因主要是當(dāng)雷擊中電氣設(shè)備附近建筑物或者地面時(shí)，靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)會(huì)在電氣設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。這是因?yàn)槔纂娫圃谙葘?dǎo)放電階段通過先導(dǎo)通道內(nèi)的大量電荷將其附近的電氣設(shè)備上感應(yīng)出與雷電云電荷相等但極性相反的電荷，一般叫作束縛電荷，而與雷電云相同極性的電荷就會(huì)通過電力系統(tǒng)接地點(diǎn)直接進(jìn)入地面，從而形成較高的感應(yīng)過電壓。但是感應(yīng)過電壓一般不會(huì)超過500kV，并且僅會(huì)對(duì)35kV及以下的電力系統(tǒng)造成一定的閃絡(luò)影響，引發(fā)閃絡(luò)事故，對(duì)110kV及以上的電力系統(tǒng)由于該系統(tǒng)中的絕緣設(shè)備耐受力較高，一般不會(huì)引發(fā)閃絡(luò)事故。感應(yīng)雷過電壓的特點(diǎn)就是電氣設(shè)備具有一定的耐受力，它所造成的影響取決于電氣設(shè)備絕緣設(shè)備的耐受程度高低，并且感應(yīng)雷過電壓的持續(xù)時(shí)間較長。

3.操作過電壓產(chǎn)生的原因及特征

操作過電壓一般分為切斷空載線路過電壓、電弧接地過電壓、切斷空載變壓器過電壓三種，它們的形成原因大致相同，但也存在一定的區(qū)別。（1）切斷空載線路過電壓的形成原因是在切斷電力系統(tǒng)中的空載設(shè)備時(shí)，由于電流會(huì)在電路中形成一定的電磁感應(yīng)從而由于回流效應(yīng)產(chǎn)生一定的電壓，就會(huì)產(chǎn)生操作過電壓使絕緣設(shè)備閃絡(luò)或者擊穿。此種過電壓會(huì)受到諸多因素影響，它的幅值不會(huì)很高，造成的影響不會(huì)很大。（2）電弧接地過電壓的產(chǎn)生原因大都是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)單相接地故障時(shí)，常會(huì)出現(xiàn)電弧，流過另外兩相對(duì)地電容電流，其大小一般為幾安到幾十安，但不會(huì)引起斷路器跳閘。由于受到各種因素影響，電弧接地過電壓的過壓值不會(huì)很大，但是它的波及面較廣，發(fā)生幾率較高，并且容易在系統(tǒng)絕緣設(shè)備耐受程度較差時(shí)造成一定的系統(tǒng)破壞性，我們?cè)谌粘９ぷ髦行枰刈⒁狻＃?）切斷空載變壓器過電壓和切斷空載線路過電壓形成原因類似，主要是用滅弧能力較強(qiáng)的斷路器切除空載變壓器或感應(yīng)負(fù)載時(shí)，有可能在被切除的電器和開關(guān)上產(chǎn)生過電壓，產(chǎn)生的主要原因是斷路器的截流現(xiàn)象。

二、強(qiáng)電電氣設(shè)備過電壓保護(hù)方式及相關(guān)部件性能分析

1.雷擊過電壓設(shè)備保護(hù)措施

對(duì)于雷擊后所形成的過電壓，我們對(duì)電氣設(shè)備的采取的保護(hù)措施一般是安裝避雷針或者避雷器，但是這兩者的安裝要求和防護(hù)范圍是不一樣的。防護(hù)直擊雷過電壓最有效的辦法就是在電氣設(shè)備周圍安裝避雷針，并且安裝個(gè)數(shù)和高度需要由被保護(hù)設(shè)備的范圍直徑?jīng)Q定。為了防止雷擊避雷針后，雷電流在避雷針接地阻抗上的電壓降高電位對(duì)被保護(hù)的設(shè)備放電（這種情況我們一般稱為逆閃絡(luò)或者電反擊），還應(yīng)保證被保護(hù)設(shè)備與避雷針的空間距離不小于5米，其外殼與避雷針接地體在地中的距離不少于3米。但是考慮到電氣設(shè)備的相對(duì)密集性，為了降低上述這兩個(gè)安全距離，我們一般要求裝設(shè)避雷針的獨(dú)立接地體電阻不小于10歐。這里需要說明一點(diǎn)的是，一般情況下電廠主機(jī)房不設(shè)避雷針，但是為保護(hù)其他設(shè)備在布置上的需求，除了安裝相應(yīng)的接地裝置外，還需要安裝多條地下引線用作雷電流分流。

2.工礦企業(yè)電氣設(shè)備過電壓安全防護(hù)

目前，工礦企業(yè)所使用的電氣設(shè)備中已越來越多地應(yīng)用了軟啟動(dòng)、變頻器、永磁電機(jī)（由大功率電子器件控制的電氣設(shè)備），這些大功率電子器件尤其對(duì)過電壓敏感，現(xiàn)場(chǎng)的過電壓突變極易造成這些電子器件的損壞，因此，這些設(shè)備的過電壓保護(hù)措施尤為重要。通常情況下，工礦企業(yè)電氣設(shè)備過電壓保護(hù)措施主要分為三種。（1）在電氣設(shè)備附近安裝穩(wěn)壓裝置。一旦回路內(nèi)電壓出現(xiàn)波動(dòng)，穩(wěn)壓裝置自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過設(shè)備調(diào)節(jié)，讓電氣設(shè)備得以正常運(yùn)轉(zhuǎn);（2）電壓緩控裝置的安裝。緩控裝置主要是預(yù)防電氣回路中的突然斷電和來電，預(yù)防瞬時(shí)高電壓對(duì)電氣設(shè)備部分元器件造成損傷。（3）電氣設(shè)備避雷設(shè)施的安裝。電氣設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下，其設(shè)備中本身就存在一定的過電壓，如遇雷雨天氣雷電擊中后，會(huì)讓過電壓現(xiàn)象直接放大數(shù)十倍甚至數(shù)百倍，直接將電氣設(shè)備摧毀更甚引起一系列電氣火災(zāi)，安裝避雷設(shè)施就是預(yù)防此種情況的發(fā)生。

總之，電氣設(shè)備過電壓的安全防范是一個(gè)復(fù)雜且系統(tǒng)的問題，日常工作中我們需要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的維修保養(yǎng)，做好絕緣設(shè)施的監(jiān)督測(cè)試工作，注重對(duì)過電壓保護(hù)裝置性能的定期檢測(cè)，從而確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

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[作者單位]

山西朔州平魯區(qū)茂華萬通源煤業(yè)有限公司

（編輯：薄躍華）