中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 吉林长春 130021
摘要：近几年，我国的科学技术水平明显提高，电力行业得到了迅猛发展。电气一次设备作为维护电力系统正常运转的重要组成部分在人们的生产生活中发挥着巨大的作用。由于电力系统对电压有着一定的要求，无论是应用在生活中还是工业生产中的电压，一旦超过使用限度就会造成电气设备的损坏，影响举个电力系统的正常运转，甚至对人们的生活带来难以弥补的损失。
关键词：电气一次设备；过电压保护；措施
引言
随着我国经济的不断发展，工农业生产不断加快，导致了国民用电量的不断激增，加之我国交通、水利、电力等基础设施的建设工作的不断推进，致使水电厂生产压力不断增大。由此可能引发一系列问题：降低电气设备的使用寿命，引发大面积的突然断电，对水电厂工作人员生命财产安全造成重大威胁，严重影响市民正常的生产生活。为此本文通过对水电厂过电压问题进行分析，对水电厂过电压及其相应保护措施进行了详细探究与讨论，为以后进一步研究水电厂过电压问题提供了一定理论支持。
1过电压的概述
所谓的过电压主要是当电压超出合理的范围，并对电力设备保护系统的绝缘性造成一定的损坏。而通常情况下，这种过电压现象主要分为两种类型，一种是内部过电压，另一种则是外部过电压。在当前电力系统的运行过程中，电弧接地是一种十分常见的过电压，其一般持续时间较长，并会产生较为激烈的振荡。这时的电容参数与电压指将会发生相应的改变，我们也可以将这种称之为谐振过电压。并且，由于水电厂电气一次设备常常由于一些客观因素的影响，而发生损坏，最终引起过电压问题的发生，甚至还会引发安全隐患，造成人员伤亡、以及企业重大的经济损失，由此，我们可以看出，加强对水电厂电气一次设备过电压的保护措施是非常至关重要的趋势。只有这样，才能确保整个电气系统高效稳定的运行，促使水电厂各项生产活动的正常开展。
2外过电压和内过电压的危害分析
过电压主要是指超过电力系统正常承载幅度的电压，幅度较小的电压对电气设备的危害程度也比较小，在后期的维护检修工作中可以做适当的调整，但是一旦电压超过正常幅度形成大幅度的电压就容易对电气设备产生危害，甚至损毁电力设备引起大规模的断电现象，因此，这种情况要引起我们的格外重视。
2.1外过电压的危害
过电压可以分为两类，一种是外过电压，一种是内过电压，其中外部过电压又被称作雷击过电压，主要是由外部的雷云放电所引起的过电压。对于外部过电压的高低程度取决于雷云放电的大小，要想减小外部过电压产生的影响，可以通过对电气设备自身质量的改善来防止过电压带来的损害。
2.2内过电压的危害
内过电压主要分为三种电压，工频过电压，操作过电压和谐振过电压与外过电压相比，内过电压则是由内部系统故障引起的过电压，在这几种内部过电压中谐振讨电压是危害性极强的一种电压，由于其具有巨大的破坏性会直接影响到中低压电网的正常运行，以至于后期的修复工作开展十分困难。
3过电压产生的原因
3.1电力外输线路原因
远距离高压专用输电线路是许多水电厂店里外输线路的主要方式，这种输电方式由于输电路程远，情况较为复杂，应作为过电压保护措施的重点对象。在水电厂实际运行操作中，发电机容易产生励磁现象，由物理学相关理论可知，励磁现象会导致电磁的扰动，从而容易使电气设备形成过电压。此外，由于各种因素（电容效应、不对称接地等），输电线路的空长线在输电的过程中也可能形成过电压。
3.2主变压器原因
主变压器侧断路器存在的开断空载现象是水电厂经常会出现的问题，在这种情况下，就会伴有断流器切断微弱电流的情况发生，根据物理学的相关原理与公式可知，当磁场能量完全转化为电能时，绕组上的电容电压会呈最大值，通常情况下，过电压与主变励磁及绕组电压成正比，也就是说，绕组和主变励磁很大程度上影响着电压值的高低，因此主变压器也是过电压产生的原因之一。
3.3发电机的中心点原因
水电厂都是将一个高电阻接变压器上连接发电机的中性点，然后再将分别这两个设备接地使用。变压器的变比值相对较高，可以阻止电气设备发生过电压过高的现象，这样就可以将发电机中性点的绝缘压力降低；与此同时，有的工厂会通过变压器减少电压值的变化幅度，来避免谐振过电压的产生，然而这种措施很可能由于电气设备存在绝缘地带，而对使用寿命带来极大影响。
4电气一次设备过电压保护措施
4.1输电线路过电压保护
内过电压中的工频过电压是绝缘配合的基础，工频过电压一旦出现异常攀升，不仅会影响到操作过电压，同时还会影响到电气设备的绝缘强度和出线断路器的绝缘电阻的热容量，导致电气设备产生故障。因此，在计算外送线路的工频过电压的时候要充分考虑到各种故障的影响，例如两相接地故障、单向永久接地故障等，可以通过降低机组运行电压，设置远眺对侧开关，机组进相运行等方式对过电压进行保护。
4.2设备内部过电压保护措施
由于内部过电压是人为可控制的，所以水电厂会采取许多保护措施来避免内部过电压的产生，具体可以从两个个方面来说：
（1）防止负荷突变过电压在实际操作过程中，突发事故很容易导致电压突然升高，从而引起电气设备过电压，因此，做好突发事故的预备处理方案非常关键。首先应该在电机侧装设励磁系统，以控制电枢反应；同时，还要运用限制空载线路来科学有效的控制长线路电容效应。两种方法协同作用，可以有效减小或避免突发事故带来的负面影响。
（2）防止负荷突变过电压在实际操作过程中，由于部分电气设备老化或其他因素，接地故障也很常见。在水电厂的电力系统中，尤其以单相接地为主要形式的接地故障最容易引发事故，所以一般水电厂会根据实际情况，通过数据计算，并参考单相接地时的正常相过电压值，设定合适的避雷设备灭弧电压。通常情况下，水电站会以单相接地时，避雷器的直接接地的相电压应该是正常电压的0.8倍，这样可以保证避雷针在低于正常电压下工作，有效提高避雷针和其他电气设备的使用寿命。
4.3出口断路器过电压保护
断路器是电力系统中常用的电力设备，需要对发电机两端连接的电容器进行并联来降低过电压，同时还需要增加断路器的灭弧能力保证开关。另外，还可以通过变压器的测压和设置保护装置来确保大容量的高压限流熔断组合。通过利用保护装置可以有效的保护电气设备的绝缘性，降低过电压给电气设备带来的损害。
4.4防设备雷击过电压的保护措施
由于雷电是产生外部过电压的主要原因，因此很多水电厂通过以下两种方式来避免：
（1）保护出线设备（见图1），水电厂通过架空的方式来架设出线设备，这样做的原理是，通过降低雷电直接击中线路中绝缘子闪络的次数，从而降低雷电击中线路的概率，从而减少电气设备跳闸的几率，这样就可以尽可能避免电气设备的过电压。雷电击中高建筑物的概率，与以下几项参数密切相关：杆塔高度和形状、接地电阻。因此水电厂在架空出线时，会经过试验分析，选用合适的塔杆接地，从而科学有效的减小因雷电形成过电压的破坏程度。
图1
（2）为形成多重保护，水电厂还互铺设其他防雷保护装置，主要的避雷装置包括电容器组、防雷接地、保护间隙、GIS设备等，通过这些保护措施，也可以有效降低过电压产生的损失。
结语
电气一次设备能够维护电网的稳定运行，为人们的生产生活中的电力供应提供保障，因此，采取相应的措施对电气设备进行电压保护已经成为电力行业发展的必然趋势，所以对电气一次设备的保护只有从输电线路、出线设备、电压保护以及出口断路器等方面进行综合考虑才能保证电力系统安全运行，从而减少损耗增加经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]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.
[2]张禹.水电厂电气一次设备过电压保护措施研究分析[J].工程技术：引文版，2016（6）：00274.
[3]韩春辉.试论水电厂电气一次设备过电压保护措施[J].科技与企业，2015（7）：179.
论文作者:殷岳,袁勋,刘忠丽
论文发表刊物:《防护工程》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/11
标签：过电压论文; 水电厂论文; 电压论文; 电气设备论文; 设备论文; 保护措施论文; 电气论文; 《防护工程》2017年第19期论文;