摘要：为了研究电气一次设备过电压保护问题，预防其造成的危害。通过对外过电压和内过电压相关概念进行阐述，确定各自危险性质，最终提出电气一次设备过电压保护的设计相关注意事项。为同行提供建设性意见。
关键词：电气一次设备；过电压保护；危害；设计
1引言
电气一次设备是电力系统正常运行关键性电气设备之一，在功能上直接用于生产、变换、输送、疏导、分配和使用电能，具有极为关键的作用。而过电压现象顾名思义指在外部和内部异常操作和特殊状态下出现的电压超过电气一次设备额定规范，在业内通常将该种现象判定为电磁扰动范畴，并加以防范。基于该种现象，相关设计人员在电气一次设备设计之初就考虑到，并将其绝缘质量提高到可承受一定的过压范围。保证整个电力系统的安全稳定运行，确保电力输送正常。
2外过电压和内过电压的危害
2.1相关概念
当电压超过电气设备额定电压时成为过电压，该种现象主要由于各种原因的电磁扰动造成，最为常见的为电弧接地引起的震荡作用。过电压按照电压产生的原因不同可分为外过电压和内过电压两种。其中外过电压指自然界引起的电磁扰动造成的，比较典型的有不同形式的雷击（直击雷过电压、感应雷过电压和雷电波过电压等）。雷电具有强大的电压，当击重相关电气设备时很可能会击穿绝缘层，造成巨大伤害。就算未直接命中而击中距离相应电气设备一定范围内时也会因为放电产生电磁扰动，间接影响电气设备正常运行。内过电压顾名思义为电气设备自身故障、操作失误和设计不合理引起。根据笔者工作经验，将其细化具体来说可以归纳为：暂态过电压、操作过电压以及谐振过电压三种类型。暂态过电压主要由断路器故障引起，通常可遇到的原因有空载长线电容效应、不对称短路接地以及甩负荷过电压等。操作过电压主要为操作人员失误对断路器预判操作不当或者其他原因的短路故障造成。进一步细化可分为切除空载线路过电压、空载线路重合闸过电压、孤光接地过电压以及切断空载变压器过电压。虽然具有一定的片面性和偶然性，当也需严格防范[1]。
2.1相关危害
电气一次设备具有电力系统正常运行的先驱保障作用。其设计精度高，质量要求可靠。所以在造价上较为昂贵。如若因操作失误而引起的短路断路器操作失误而引起电气一次设备损坏会造成相关区域性全故障停运甚至引起终端用户的大面积停电。具有一定社会危害性与经济损失。若频繁发生因为不同因素而造成的相关过压事故还会对电力系统调配和整个电网平稳运行造成影响，产生大区域性联锁反应，造成恶性循环。所以在保证电气一次设备高设计标准和高质量制造要求的同时还需加强人员培训，避免因各种形势而引起电气一次设备故障。
3电气一次设备过电压保护的设计研究
电气一次设备的设计应根据整体电网负荷和相关电厂及其运用位置进行详细参数拟合并根据现场工作经验进行全面设计，力求设计科学，使用方便，维护简单，经济性良好[2]。在设计时应该严格依据以下原则：
1、充分考虑电气一次设备安装运用位置，梳理内、外过电压产生的原因与损失后果。在常态与非常规过电压因素下进行核算优选，确保经济性良好情况下进行各功能模块和材料方面的加强弱化，在充分保护相关设备的同时达到性价比最优。
2、应该足够重视工频过电压所产生的一系列影响，确保相关电气设备具备高绝缘水平和额定范围内的出线断路器电阻热通量。在设计时应反复核算外送线路工频过电压水平。
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3、权衡避雷针等其他保护设施与电气一次设备的保护范围和相关优劣参数，取长补短，避免保护因素重叠而造成的设计繁琐。
4、优化各电气设备与保护装置的参数，提高拟合性，严控谐振过电压现象。
3.1输电线路
输电线路在过压时会发热熔断，甚至诱发火灾。在相应过压保护设计时不能一味提高输电线路相关参数，造成经济性失衡。而是要充分考虑故障发生的起因，如常态下由两相接地故障、单相永久接地故障等。通过选择最优方案，在故障时有效降低机组的运行电压或切换运行为机组进相运行方式或者预先设计安装远跳对侧开关。
3.2出线设备
出线设备的设计应首先考虑到外过电压影响，避免因恶劣天气下的雷击造成电网跳闸。当前在该方面通常采取架空地线和在出线设备上安装避雷设施进行全方位保护。而在电缆连接部分通常也采用了金属抗干扰保护套并设置足够的氧化锌电阻接地组进行户外终端的防护，户内终端加装接地连接箱即可。
3.3出口断路器
断路器过压伤害主要原因为误操作而产生电弧，所以在制造选型上灭弧性能应为首选。而在安装阶段，还可进行并联连接电容器，导通发电机及其相关设备的两端。或者预先设置容量较大的高压限流熔断组合保护装置，充分保护电气设备的绝缘性，全方位提高断路器灭弧能力[3]。
4电气一次过电压保护的注意事项
1、全面兼顾内外过电压保护作用，其中由于电器元件的各种原因，内过电压会产生常态化的稳态过电压现象，必须进行元件性添加和材料行提高以充分抵消该部分有害现象，确保相关电气设备正常运行。
2、电厂外送线路工频过电压相关参数的计算分析有助于整体构架的设计，若该参数掌握得当可有效降低损失，优化工况，极大节约成本。具体表现为：因工频过电压的升高，不仅影响操作过电压的水平, 还决定出线避雷器最大允许工作电压和出线断路器并联合闸电阻大小的选择, 即直接的影响了设备的绝缘强度和出线断路器的合闸电阻的热容量, 是绝缘配合的基础。
3、设计施工前应对选型的电气过电压水平与避雷器等其他防护设备进行各种技术参数的拟合匹配，要求其各装置在复合防护下达到各项指标最优，通常电气过电压水平应高于避雷器等防过电压保护水平。
4、设计时应尽量避免应电网参数组合不当而引起谐振过电压[4]。
5结语
电气一次设备的正常运行对电网整体运转起到决定性作用。无论是外过电压和内过电压都会对其产生一定的危害。所以在实际操作与设计时都应考虑周全各影响因素范畴与关联性，力争达到各参数与操作规程上的平衡。
参考文献
[1] 刘颖川. 电气一次设备过电压保护问题分析[J]. 低碳世界, 2015(23):82-83.
[2] 张志远. 电气一次设备的过电压保护问题研究[J]. 科学与财富, 2016, 8(1).
[3] 杨康, 吴玲艳. 水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J]. 工程技术:全文版, 2016(7):00277-00277.
[4] 王久建. 水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J]. 黑龙江科技信息, 2016(23):00153-00153.
论文作者:王凯
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
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