摘要：电力系统在正常运转时由于各种因素的影响会产生电压异常升高的现象，这种现象会破坏电压值的稳定，从而造成电磁波动，使电力系统电压值超过其所能承受的电压极限，容易对正在运行的电气设备造成损害，同时对电力系统的正常运行带来极大的安全隐患。因此，在对电力设备的进行保护时要考虑多重因素，电气设备不仅要承受正常电压还要能接受一定范围内的过电压，这样才能保证电力系统的正常运行，进而降低电气设备的运行成本。基于此本文主要对电气一次设备电压的保护措施进行了分析。
关键词：电气一次设备；过电压保护措施
随着科技的发展与进步，电力行业发展势头迅猛，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，影响整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，因此，本文将进行分析。
1过电压概念
所谓过电压指的是在电压超过正常电压后再次上升，电力控制系统就会通过计算机等设别，采取一定措施自行断电，避免电气设备受到损害。过电压可以不同分为两种（根据电压升高的地方和方式）：内部过电压和外部过电压。所谓内部过电压，即由工厂电气设备自身所产生的内部能量；所谓外部过电压，是由雷云放电引起的过电压。而内部电压又可以分为操作过电压和谐振过电压，其中操作过电压是因操作原因引起的，发生概率小，时间也很短暂。虽然电气设备在发生过电压现象后，电力系统会自行断电，但是如果长期的产生过电压，则可能影响电气设备寿命，更会造成大面积突然停电，给日常生活用电和生产供电造成很大的影响。因此，对电气一次设备过电压保护工作非常有必要。
2过电压对水电厂电气一次设备的影响
过电压的几种分类和特点决定了其对于电气设备的影响不尽相同。水电厂电气一次设备主要用途是发电、配电和传输。对于不受电气设备自身等级影响的外部过电压而言，其高低程度受制于雷击程度的强弱，要想改变其影响程度，只能加强电气设备对于雷击的承受度。谐振过电压作为破坏性最大的一种内部过电压，能够直接伤害到中低压电网，并且由于其持续时间很长，导致后期修复工作非常困难。目前能够减轻谐振过电压危害的主要方法就是在设计初期对其进行破坏性预估。操作过电压的电压数值由于受开关操作的影响，很有可能产生成倍增长的状态，因此对水电厂电气一次设备的影响也是较大的。综合来讲，影响相对最小的就是工频过电压，但如果其处于超高压状态并进行远距离输电时，也会对电气设备产生直接影响。
3电气一次设备过电压保护设计所应遵循的原则
无论是外部过电压还是内部过电压都会对电气设备造成一定程度的危害，严重影响电网系统的正常运行，因此，在电气一次设备过电压保护设计的过程中应当遵循以下原则：
首先，电气一次设备在进行保护设计时要考虑多方面的因素，充分考虑外过电压和内过电压的保护问题，使电气设备的绝缘不仅能够承受正常电压值还要能承受一定范围内的过电压，防止电气设备的遭受损害，以保证电力系统的安全正常运转。其次，协调防过电压设备与电压水平之间的各项技术参数，使各项技术参数得到有效配合，例如防过电压设备中的避雷器等装置的保护水平要不高于电气设备的过电压水平，从而确保电压设备的正常使用，同时延长电力设备的使用寿命。最后，对于外送线路的工频过电压要给予一定的重视，由于工频过电压是由一定的电容效应或者是电网运行的而变化而产生的，会直接影响出线避冒器的额定电压同时也决定了维护电力系统正常运行的电气设备的绝缘水平以及出线断路器的电阻热通量，针对这种情况，要通过科学的计算与分析来降低工频过电压带来的危害。此外，在设计过程中，谐振过电压也需要争取处理各项参数的组合，从而保证电力系统的稳定运行。
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4电气一次设备过电压保护措施
4.1主变压器的过电压保护措施
由于主变压器的过电压主要和开断空载变压器几率大小，以及断路器灭弧能力的强弱有关，所以有效控制这两点因素是非常关键的。根据W=0.5•LB•I02+0.5X和能量守恒定律可以推出以下结论：当磁场能全部转化为电能时，绕组电容电压值最大，所以水电厂首先使用纠结式绕组，来提高绕组的电容容量，同时采用直接接地的方式来保护主变高压器，并将一组避雷设备安装在主变低压PT柜内，这样做可以避免或降低主变低压侧遭受雷击的几率，在符合安全生产的需要的同时，还可以大大节省工程的投资成本。
4.2设备内部过电压保护措施
（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出线设备的过电压防护
由于环境因素的影响，电气设备暴露在外部环境下很容易受到雷击的影响，造成跳闸或者断电的现象，为了应对这种情况的产生，可以采取拉长线空地架高的方式进行预防，另外为了降低雷击对出线设备的危害可以在出线设备上安装避雷针，有效防止内部系统电压过大导致的设备损坏情况，为电力设备的正常运转提供有效地保障。除此之外，还可以利用高电压、高质量的电气设备来防止过电压的危害，例如在电缆连接的户外部分采用金属保护套，利用氧化锌的电阻进行接地设计，在户内终端部分直接与接地箱连接实现接地，从而能有效的保护电力设备的安全稳定运行。
结束语
总之，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
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论文作者:王凯,朱滨,杨帆
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：过电压论文; 电压论文; 电气设备论文; 设备论文; 水电厂论文; 电气论文; 电力系统论文; 《电力设备》2017年第31期论文;