申勇

(甘肅農(nóng)墾藥物堿廠有限公司 甘肅武威 733006)

供電系統(tǒng)是工廠維系運(yùn)作的根本，各類電子設(shè)備、機(jī)械設(shè)備等，必須依靠電力能源實(shí)現(xiàn)自身驅(qū)動(dòng)。鑒于供電系統(tǒng)所起到的重要性，工廠管理部門一般針對其設(shè)定專業(yè)防護(hù)體系，防止內(nèi)部及外部的干擾對供電系統(tǒng)造成損壞，影響工廠的正確運(yùn)行。但盡管在多重保護(hù)措施下，供電系統(tǒng)仍存在嚴(yán)重的安全隱患問題，其中以過電壓所導(dǎo)致的問題最為嚴(yán)重，當(dāng)因?yàn)橥獠吭蛄钕到y(tǒng)內(nèi)部所能承載的電壓瞬時(shí)加大，當(dāng)產(chǎn)生的過電壓、過電流超出設(shè)備預(yù)期的荷載值時(shí)，則發(fā)生嚴(yán)重的安全事故，降低工廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文則是針對外部過電壓對供電系統(tǒng)所造成的傷害進(jìn)行分析并作出相應(yīng)的優(yōu)化舉措，確保工廠內(nèi)電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 工廠供電系統(tǒng)過電壓產(chǎn)生機(jī)理

從電力供應(yīng)角度來講，其實(shí)保證工廠運(yùn)行的基礎(chǔ)，但同時(shí)整個(gè)供電系統(tǒng)的承載性較弱，易受到外界環(huán)境的影響，當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象時(shí)，瞬間電壓值可達(dá)到幾十萬伏，令設(shè)備產(chǎn)生短路甚至燒毀的可能，為工廠帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。除供電系統(tǒng)內(nèi)部影響因素外，最常見的過電壓產(chǎn)生形式自然環(huán)境中的雷電，雷電所產(chǎn)生的感應(yīng)雷、直擊雷等直接作用于電力設(shè)備中，如設(shè)備防護(hù)措施不足，雷電造成的強(qiáng)大電壓，在瞬時(shí)間將擊穿設(shè)備。一般來講，雷電在于設(shè)備接觸的過程中，在固定的空間內(nèi)將產(chǎn)生較為強(qiáng)大的磁場，當(dāng)磁場或者是靜電場在設(shè)備內(nèi)部形成一個(gè)高電阻電磁回路時(shí)，則設(shè)備內(nèi)的某一個(gè)高電阻點(diǎn)將產(chǎn)生較大的熱能，造成設(shè)備的損害。

2 供電系統(tǒng)過電壓保護(hù)裝置的選取

氧化鋅避雷器是目前應(yīng)用最廣泛的避雷設(shè)施，以氧化鋅為壓敏電阻的元器件，可在供電系統(tǒng)中形成開合保護(hù)作用，且在常態(tài)下具有極高的通流能力以及響應(yīng)速率等。與傳統(tǒng)的管體避雷設(shè)施、閥體避雷設(shè)施相比較，氧化鋅避雷器經(jīng)由長時(shí)間的運(yùn)行，工作性能仍可保持初始狀態(tài)，設(shè)備應(yīng)用范疇較廣，可依據(jù)電壓狀態(tài)及時(shí)作出響應(yīng)，最大限度的避免電子設(shè)備因?yàn)檫^載電壓、過載電流等造成損壞。氧化鋅避雷裝置具備以下特點(diǎn)。

第一，保護(hù)性。氧化鋅避雷裝置在整個(gè)避雷體系中具有最高的非線性伏安特性，此類特性令裝置本身可與電路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行高度契合，當(dāng)電路系統(tǒng)處于平穩(wěn)狀態(tài)時(shí)，裝置處于相對短路狀態(tài)，當(dāng)電路系統(tǒng)的電流呈現(xiàn)出過載狀態(tài)時(shí)，則裝置將對電壓起到限制作用，通過吸收一部分能量，令經(jīng)由裝置后的電流在電路系統(tǒng)的運(yùn)行范疇內(nèi)。第二，機(jī)械性。此類裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡便，且穩(wěn)定性較高，可適用在各種機(jī)械動(dòng)力復(fù)雜的環(huán)境中。第三，可靠性。氧化鋅裝置采用的是密閉式組成，使用過程中，受到外界環(huán)境的影響因素較小，可有效提升裝置的使用壽命。

氧化鋅避雷器也存在一定缺陷，裝置內(nèi)部閥片元件不存在縫隙間接，令設(shè)備本身長時(shí)間處于恒流狀態(tài)下，在長時(shí)間使用下，裝置內(nèi)溫度過高，將加速設(shè)備的老化。由理論值測定得出，當(dāng)裝置在過電壓臨界點(diǎn)之上時(shí)，如過電壓期間內(nèi)所產(chǎn)生的能量損耗一直大于裝置內(nèi)散熱系統(tǒng)所散發(fā)出的能量時(shí)，則表明裝置內(nèi)部熱量處于聚集狀態(tài)，此時(shí)將加速設(shè)備的老化，當(dāng)裝置在過電壓臨界點(diǎn)之下時(shí)，反之，則裝置內(nèi)的溫度將逐漸降低。鑒于此種現(xiàn)象，部分廠家在生產(chǎn)過程中，會陷入一個(gè)以提高裝置過壓臨界點(diǎn)的極限值來提升避雷性能的誤區(qū)，此種狀態(tài)并未將其他因素考慮到系統(tǒng)運(yùn)行中，如避雷裝置處于潮濕環(huán)境中，則裝置內(nèi)部的阻性電流將增加，令裝置面臨著失效的嚴(yán)重問題。

3 工廠供電系統(tǒng)過電壓保護(hù)優(yōu)化研究

3.1 高壓電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝

在高壓電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝時(shí)，氧化鋅避雷器的兩端應(yīng)分別與大地、待保護(hù)線路相連接，針對不同電能輸送的電網(wǎng)選取相應(yīng)功率的避雷裝置，且應(yīng)將保護(hù)線路對大地的電壓進(jìn)行測量，避雷裝置的電壓荷載值應(yīng)高于間差值的1.5倍，確保避雷器可精準(zhǔn)的測量出線路電壓值是否在額定基準(zhǔn)內(nèi)，令裝置響應(yīng)范疇在電網(wǎng)系統(tǒng)的工作體系下。

圖1 TT系統(tǒng)避雷器安裝圖示

在實(shí)際安裝中，考慮到雷電作用于電力設(shè)備上將產(chǎn)生較大的電流、電位梯度等，即便是短距離的導(dǎo)線，兩端的電位值仍存在較大差距，為此，避雷裝置必須靠近且與變壓器呈并聯(lián)接入狀態(tài)。為更好的降低電阻，可在設(shè)備與大地之間連接接地棒等導(dǎo)電設(shè)施，其起到分流作用，又可減小導(dǎo)線長度。此外，當(dāng)避雷裝置、變壓裝置之間的距離差較小時(shí)，當(dāng)外部雷電作用于裝置時(shí)，產(chǎn)生的波形屬于相似狀態(tài)，為提升變壓器的工作性能，應(yīng)保證變壓器的荷載能力大于避雷裝置，當(dāng)接收到過電壓、過電流時(shí)，降低設(shè)備被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 低壓電網(wǎng)系統(tǒng)中安裝

在低壓電網(wǎng)TT系統(tǒng)（即為電源中性部位、設(shè)備外漏可導(dǎo)電部位直接接地）中，氧化鋅避雷裝置一般安裝在負(fù)載側(cè)，如圖一所示，中性線在引出以后呈現(xiàn)出相對絕緣，此時(shí)在雷電作用下，中性線將面臨著一定的過電壓沖擊。為對整體線路起到保護(hù)作用，應(yīng)在中性線、相線與大地之間，安裝避雷器，且應(yīng)將避雷裝置的工作電壓設(shè)定為低壓電網(wǎng)額定電壓的1.25倍作用（低壓電網(wǎng)額定電壓通常為220V）。

在低壓電網(wǎng)TN系統(tǒng)（設(shè)備外漏可導(dǎo)電部位與中性部位連接，而中性部位與大地連接）中，中性線是承載電路導(dǎo)電的重要裝置，要想三相電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)規(guī)避過壓風(fēng)險(xiǎn)，只需將避雷裝置與電網(wǎng)系統(tǒng)的相線與保護(hù)線連接即可，同時(shí)應(yīng)保證避雷裝置的工作電壓設(shè)定為低壓電網(wǎng)額定電壓的1.25倍作用（低壓電網(wǎng)額定電壓通常為220伏）。

4 結(jié)語

綜上所述，大多數(shù)工廠運(yùn)行過程都離不開電力能源的支持，持續(xù)性、穩(wěn)定性的供電形式也是維系工廠生產(chǎn)的基準(zhǔn)之一。為最大限度的保證工廠供電系統(tǒng)不會受到外部環(huán)境的干擾，技術(shù)人員應(yīng)針對易發(fā)生問題的環(huán)節(jié)制定相關(guān)舉措，通過技術(shù)工藝的創(chuàng)新與應(yīng)用，提高設(shè)備的應(yīng)用性能，為工廠的運(yùn)行提供基礎(chǔ)保障。