关键词：水电站电气；过电压；故障；保护技术
引言
水电站电气设计直接影响水电站运行的可靠性，本文针对水电站电气设计的高压限流熔断器组合保护装置、发电机中性点接地方式、水机保护等问题进行了探讨，对提高水电站运行的可靠性将会有积极的作用。
1水电站电气过电压种类与产生原因
水电站电气过电压现象在实际工作过程中会直接损坏电气化设备，导致电气化设备发生一系列的故障，原有功能不能得到有效发挥，分析水电站电气过电压种类与产生原因，是有效应用电气过电压保护技术的必要条件。通常情况下，水电站电气化设备工作中的过电压总体上可以分为外过电压和内过电压，具体又细分为大气过电压、工频过电压、操作过电压和谐振过电压四种。其一，大气过电压。一般而言，导致大气过电压的因素是大自然的雷击现象，由于雷击的瞬间可以达到一万伏的巨大过电压，一旦供电线路或者电气化设备线路遭到雷击后，电流源作用过程和云放电过程大致相当，因此从电源的性质方面来看，一定会产生过电压现象，大气过电压有着显著的特点，如冲击力大、破坏性强和持续时间短等等，而且过电量与雷击的强度呈现出正比的关系，与电气化设备的等级并无太大关系;其二，工频过电压。实质上，导致工频过电压的主要原因是线路空载时的荣升效应，并且工频过电压有着倍数较低、持续时间久和安全威胁大的显著特点，绝缘电气设备受工频过电压的影响较小，通常情况下在相应线路上安装并联电抗亦或是设置导体避雷线就能够显著降低工频过电压发生的可能性;其三，操作过电压。所谓操作过电压，即是由于操作人员操作不当导致的故障，也有可能是电气化设备自身出现了故障或者工作者进行了断路器操作，这些原因都有可能导致操作过电压的现象产生，操作过电压还分为弧光接地过电压、空载变压器过电压、切除空载线路过电压和空载线路重合闸过电压等形式;其四，谐振过电压。在水电站电力系统产生故障时，电感元件和电容元件就很有可能发生振荡回路的现象，最终引发谐振而出现谐振过电压的现象，谐振过电压是过电压现象中较为严重的一种，不仅仅会对电气化设备产生破坏性、并对低、中压电网的运行带来极为恶劣的影响，甚至还会烧坏设备、在很大程度上降低了设备的绝缘性。
2水电站电气过电压保护技术
2.1氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻的工作原理同样为通过高阻抗元件的阻值升降形成的放电电流作用控制设备电位差。当前，氧化锌压敏电阻在水电领域中的应用较为普及，都在葛洲坝等水利水电工程中获得了理想的防护效果，有效提升了电气设备保护的实际效力，同时也维护了水电站工作人员的生命安全。
2.2计算机监控系统与水机保护
在水电厂生产运行过程中,如果发生事故,首要的任务是将机组安全的停下来,以防止事故的进一步扩大。计算机监控系统在水电厂应完成的功能有三个,即机组安全(水机保护)、监控、顺序控制,第一位应该是保证机组的安全(水机保护),其次是监控,再者是顺序控制,故机组的安全(水机保护)是在计算机监控系统设计中应重点考虑的问题。在计算机监控系统中的水机保护功能,一般是通过逻辑判断来实现保护出口的推力、上导、下导、水导等瓦温,压油装置的低油压、低油位,电气过速、机械过速的模拟量的跳闸停机越限值等;其他RTD、液位、流量等信号只报警。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆《水力发电厂计算机监控系统设计规定》中,水力机械保护一般由另设的专门功能装置实现,监控系统与之交换简单的信息,水力机械保护与继电保护、励磁系统、调速器应等同对待。为了进一步提高水机保护的可靠性并遵照水机保护应独立成系统的规定,我们将推力瓦温、上导瓦温、下导瓦温、水导瓦温、压油装置的低油压、低油位、电气过速、机械过速几个有保护出口的重要量,通过常规硬接线独立于计算机监控系统组成单独的水机保护屏,用开关量进行逻辑判断来实现水机保护。计算机监控系统通过模拟量进行逻辑判断实现水机保护,与通过开关员进行逻辑判断实现水机保护的常规系统起优势互补,从而实现对水机保护的冗余。
2.3进水口快速门落门控制回路
水电站进水口快速门作为机组过速保护的最后一道防线，动作是否正确，特别是如何防止其拒动，是水电站技术管理的一个重点。现在大型水电站为了机组安全，机组的机械过速接点和手动落门接点一般设计有两种通道到进水口的快速门落门电磁阀，一种是常规二次电缆通道，另一种是水电站监控系统到大坝345的光纤。
2.4放电间隙保护技术
放电间隙保护技术也是电气过电压保护技术的一种，在水电站过电压保护中得到了广泛应用，通常在防雷保护装置中得到使用。一般而言，防雷保护装置中有两个电极，其中一个直接连接着接地设施，另一个则是通过带电导线与绝缘子连接，在具体的工作实践中，需要确保这两个电极保持一定的距离，这样才能发挥出过电压保护的作用。实质上，放电间隙保护设施的装置构成并不复杂，有着很好的保护作用，不仅仅在水电站领域得到了广泛应用，而且还被广泛应用于各种电气化设备中，再加上放电间隙保护设施有着后期维护便利性强、种类丰富的显著特点，是水电站电气过电压保护技术的重要组成部分，其中棒型、球型和角型是最为常见的类型，棒型放电间隙保护设施的伏秒特性最为陡峭，但是在与水电站相关电气化装置进行绝缘性配合时，其配合程度不佳，但是球型放电间隙保护设施的伏秒特性比较平缓，电气过电压保护技术的性能最好，但是在实际使用的过程中有可能发生端头烧伤的状况，在一定程度上降低了电气过电压保护的效果。
2.5照明设计
考虑到电站为无人值守,照明按简单、实用的原则进行设计。运行人员可以通过照明屏、照明分电箱、面板开关等实现对全厂工作照明的分区集中控制。电站户外照明由光电控器实行自动控制;主机间附近设置照明分电箱,配电回路中接入接触器,并布置了按钮控制盒,若将来有需要,也可将控制引至中控室。全厂照明分为工作照明和事故照明两个系统。工作照明系统采用380/220V三相四线制,设一段照明母线,正常工作电源由一台接在400V1D母线上的SC9-200/0.4型专用照明隔离变压器供电,备用工作电源则由400V2D母线上的一个回路供给,两个系统电源间设有备用电源自动投入装置。
结语
综上所述，随着我国经济水平的不断提升，工业生产与社会生活对于电能的需求不断增加，在此背景下维持电力设备安全高效的运行就成为了电力行业研究的重点部分。电气过电压保护技术的应用是电力系统保护的重要功能之一，对于电力行业的发展与进步有着深远的影响，行业工作者们应从工作实际情况出发，结合水电站运行与设备工况的现实条件，合理地选择过电压保护技术，以此为设备的正常运行提供有力支持，促进区域经济建设发展水平的提升。
参考文献
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[2]吴德明,邓鹏程.水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J].华中电力,2007,(5):25-27.
[3]朱笠.水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J].科学时代,2014,(2).
论文作者:桂宁
论文发表刊物:《中国电业》2020年1期
论文发表时间:2020/4/23
标签：过电压论文; 水电站论文; 电气论文; 设备论文; 技术论文; 监控系统论文; 水电厂论文; 《中国电业》2020年1期论文;