高喜笙

摘要：電力系統(tǒng)的正常工作需要穩(wěn)定的電壓值，由于特殊情況下造成的電壓異常升高會(huì)產(chǎn)生電磁波動(dòng)，超過了電力系統(tǒng)所能承受的電壓極限，從而對(duì)電力設(shè)備產(chǎn)生破壞。雖然在電氣設(shè)備的正常使用過程中，難免受到工作電壓天長(zhǎng)日久的侵蝕，但是這種過電壓的情況是電氣設(shè)備受損的重要原因。鑒于此，本文主要分析探討了水電廠電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施，以供參閱。

關(guān)鍵詞：水電廠;電氣;一次設(shè)備;過電壓;保護(hù)措施

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷加快，導(dǎo)致了國(guó)民用電量的不斷激增，加之我國(guó)交通、水利、電力等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，致使水電廠生產(chǎn)壓力不斷增大。由此可能引發(fā)一系列問題：降低電氣設(shè)備的使用壽命，引發(fā)大面積的突然斷電，對(duì)水電廠工作人員生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大威脅，嚴(yán)重影響市民正常的生產(chǎn)生活。為此本文通過對(duì)水電廠過電壓?jiǎn)栴}進(jìn)行分析，對(duì)水電廠過電壓及其相應(yīng)保護(hù)措施進(jìn)行了詳細(xì)探究與討論，為以后進(jìn)一步研究水電廠過電壓?jiǎn)栴}提供了一定理論支持。

1過電壓簡(jiǎn)介

過電壓是指在超過正常運(yùn)行電壓，該電壓可以使電力系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備或者絕緣設(shè)備失去保護(hù)或者絕緣的作用。過電壓可分為內(nèi)部過電壓和雷電（外部）過電壓兩部分?？蛰d線路可分為閘過電壓、分閘過電壓及空載線路合閘過電壓等，較為常見的有電弧接地過電壓。持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)的諧振現(xiàn)象在系統(tǒng)電感、電容參數(shù)配合不當(dāng)?shù)那闆r下及電壓升高，統(tǒng)稱為諧振過電壓，較為常見的包括參數(shù)諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓及有線性諧振過電壓。水電廠電磁一次設(shè)備損壞或者因?yàn)橥ｋ姷哪馗刹靠杀苊獾囊蛩?，均?huì)引起過電壓發(fā)生。因此做好電氣一次設(shè)備的過電壓保護(hù)措施就顯得尤為重要。

2水電廠電氣一次設(shè)備的過電壓保護(hù)措施

2.1勵(lì)磁變壓器

鑒于外部過電壓的特殊性，過電壓保護(hù)器使用了無間隙避雷針。因此在使用勵(lì)磁變壓器時(shí)要考慮到幾個(gè)方面可能存在的問題。首先，為了避免短路，要考慮到氧化鋅的電阻特性。非線性電阻老化容易導(dǎo)致短路現(xiàn)象的發(fā)生，而其最高吸收限度也不能超過100NHz的連續(xù)電壓。其次，一般的避雷器由于絕緣程度較低，對(duì)于勵(lì)磁變壓器的保護(hù)效果有限，在產(chǎn)生電壓時(shí)容易直接損傷勵(lì)磁變壓器，因此需要調(diào)整參數(shù)，切實(shí)對(duì)勵(lì)磁變壓器進(jìn)行保護(hù)。遺憾的是，由于參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致二次電壓隨之變化，因此，目前市面上還未能找到行之有效的產(chǎn)品。

2.2設(shè)備內(nèi)部過電壓保護(hù)措施

（1）防止負(fù)荷突變過電壓在實(shí)際操作過程中，突發(fā)事故很容易導(dǎo)致電壓突然升高，從而引起電氣設(shè)備過電壓，因此，做好突發(fā)事故的預(yù)備處理方案非常關(guān)鍵。首先應(yīng)該在電機(jī)側(cè)裝設(shè)勵(lì)磁系統(tǒng)，以控制電樞反應(yīng);同時(shí)，還要運(yùn)用限制空載線路來科學(xué)有效的控制長(zhǎng)線路電容效應(yīng)。兩種方法協(xié)同作用，可以有效減小或避免突發(fā)事故帶來的負(fù)面影響。（2）防止負(fù)荷突變過電壓在實(shí)際操作過程中，由于部分電氣設(shè)備老化或其他因素，接地故障也很常見。在水電廠的電力系統(tǒng)中，尤其以單相接地為主要形式的接地故障最容易引發(fā)事故，所以一般水電廠會(huì)根據(jù)實(shí)際情況，通過數(shù)據(jù)計(jì)算，并參考單相接地時(shí)的正常相過電壓值，設(shè)定合適的避雷設(shè)備滅弧電壓。通常情況下，水電站會(huì)以單相接地時(shí)，避雷器的直接接地的相電壓應(yīng)該是正常電壓的0.8倍，這樣可以保證避雷針在低于正常電壓下工作，有效提高避雷針和其他電氣設(shè)備的使用壽命。

2.3放電間隙

對(duì)于間隙的保護(hù)，通常是采用簡(jiǎn)單的防雷裝置進(jìn)行保護(hù)，這種保護(hù)裝置一般是由2個(gè)金屬電極組合而成，一頭連接帶電導(dǎo)線并固定于絕緣子上，另一頭穿過輔助間隙連接至接地裝置，2個(gè)電極之間具有一定的間隙距離。這種保護(hù)裝置的構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，維護(hù)起來沒有一點(diǎn)難度，唯一的缺點(diǎn)是很難進(jìn)行自行滅弧。保護(hù)裝置的間歇結(jié)構(gòu)有三種：棒形、球形、角形。三種形狀的結(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。棒形具有非常陡的伏秒特性，很難與設(shè)備的絕緣要求達(dá)成完美的配合;球形雖然伏秒特性比其他二者都要平坦的多，保護(hù)性能也不差，但是就端頭易發(fā)生燒傷這一缺點(diǎn)上，與棒形一樣的明顯，一旦發(fā)生燒傷后，電極之間的間歇距離就會(huì)擴(kuò)大，從而影響動(dòng)作準(zhǔn)確性。相對(duì)這兩種形狀的保護(hù)裝置，角形綜合了二者的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)有沒有二者的明顯缺點(diǎn)，近年來于過電壓防護(hù)領(lǐng)域中有了比較廣泛的應(yīng)用。

2.4出線過電壓

針對(duì)這種一次設(shè)備的保護(hù)，需要采用GIS和AIS2種配電設(shè)備。GIS裝置需要至少2000m以上的架空線路，并且必須在出線連接處安裝避雷器，但是避雷器嚴(yán)禁安裝在母線上。在電纜段與避雷器相連的另一端務(wù)必接地，對(duì)于單芯和三芯電纜亦是如此。AIS裝置能夠?qū)?5～220kV的進(jìn)線段起到保護(hù)作用，同樣需要裝置避雷器，并且禁止安裝在母線上，特殊情況除外。同時(shí)，AIS配電器需要格外注意接地端和電纜金屬外皮的接觸情況，避免意外情況的發(fā)生。

2.5發(fā)電機(jī)出口斷路器與廠用電開關(guān)

瑞士ABB生產(chǎn)的HE3C型發(fā)電機(jī)出口斷路器是揭陽橫江水電廠的發(fā)電機(jī)出口斷路器采用的斷路器。在發(fā)電機(jī)兩段并聯(lián)電容器是為了降低斷路器操作過電壓，同時(shí)增加斷路器滅弧能力。這個(gè)斷路器采用了大容量高壓限流熔斷器組合起來保護(hù)廠內(nèi)的變壓器高壓側(cè)，然后根據(jù)高能氧化鋅電阻的特點(diǎn)來控制設(shè)備產(chǎn)生的弧壓，也可以迅速的將產(chǎn)生的弧滅掉。從而達(dá)到過電壓小于.25倍額定相電壓;弧壓將電流迫人氧化鋅電阻中極快衰減;同時(shí)保護(hù)設(shè)備的絕緣安全的效果。廠用10kv開關(guān)里面安裝了一個(gè)避雷針，也是氧化鋅的材質(zhì)，這是ABB公司所開發(fā)的真空斷路器所帶來的一個(gè)設(shè)備。可以說廠用低壓配電母線配有浪涌保護(hù)器，開關(guān)本體即有過電壓保護(hù)裝置，這樣就可以有效的防止母線被雷擊或者是一瞬間產(chǎn)生的過電壓給設(shè)備帶來損壞。

結(jié)束語

總而言之，水電站中電器一次設(shè)備的性能平穩(wěn)與否直接關(guān)系到水電廠的正常運(yùn)行，過電壓造成的電網(wǎng)不穩(wěn)定，輕則燒毀電氣設(shè)備，重則造成大規(guī)模停電，會(huì)為水電廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。針對(duì)復(fù)雜多樣的過電壓類型，需要采取合適的措施進(jìn)行保護(hù)。只有為電氣一次設(shè)備提供平穩(wěn)的工作電壓，才能盡可能少的損耗其壽命，從而保證電氣設(shè)備的長(zhǎng)期運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅樂.電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施探討[J].通訊世界.2017（26）：173-174

[2]王久建.水電廠電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施探討[J].黑龍江科技信息.2016（08）：251

[3]蘇瑞林.試論水電廠電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施[J].無線互聯(lián)科技.2015（10）：133-134