摘要：电气一次设备的保护对于电气设备的正常运作有着重要意义，水电厂电力系统的电压承受能力有限，如果超过限度，会造成设备的毁坏，甚至出现严重的停电事故，对生产生活都会造成重大影响，带来经济上的损失。因此，为了防止这些事故，保证水电厂电气设备的正常运作，需要结合实际情况采取对应地措施对设备进行过电压保护。本文分析了水电厂电气一次设备过电压可能给出现的问题，结合其特点、类别，提出相应的保护措施，以供参考。
关键词：水电厂；电气一次设备；过电压保护；措施
电力系统的工作电压是有极限的，再出现电压异常升高的情况下，可能会超过其工作电压的极限，从而发生电磁扰动现象，这种现象称为过电压。通常情况下电气设备的绝缘部分在设备工作中会受到工作电压的长期侵蚀，特殊情况下还会受到过电压伤害。因此在对电气设备进行设计时考虑了其在工作中可能受到的电压伤害，都配备了相应的应对能力。这样的承受能力也是有限度的，电压过高突破极限的情况下，还是会对电气设备造成损坏，导致其不能正常运作。
一、过电压的概念、分类及其特点
（一）过电压的概念
过电压是大于设备工作电压的，小幅度的过电压在短期来看只会对设备保护部分造成较小的伤害，长期下来才会造成较明显的伤害，由于电气设备会定期进行日常维护，这样的损伤能忽略不计。大幅度过的过电压会对对设备保护造成巨大的损伤使其失效。从而导致设备电路直接遭到过电压攻击，造成毁坏。
（二）过电压的分类及特点
1.外部过电压
外部过电压主要来自雷电[1]。其累积的电压强度越大增超过工作电压幅度也就越大。外部过电压累积强度如果超过设备设计的承受强度，就会造成设备的毁坏。
2.内部过电压
内部过电压来自于设备内部的电气系统[2]。内部过电压主要分为以下几种：（1）谐振过电压。谐振过电压危害极高，可以造成电气设备的直接损毁。谐振过电压可以对中低压电网进行直接性的伤害，导致其不能正常运行。谐振过电压通常持续时间长，对其维护工作难度大。当前对于谐振过电压的应对措施通常是在设计中进行，对电路可能出现的问题进行预测评估，从而减小其伤害。（2）操作过电压的产生有偶然性，是因为人工操作而产生的过电压。通常情况下是开关的操作。（3）工频过电压一般出现在具有一定长度的电器电路之中，通常是电容效应及电网运行变化所引发。工频过电压相对于谐振过电压与操作过电压而言，对电气设备造成的伤害较低，但其持续性强，经过伤害的累积，仍然会对电气设备造成不小的伤害。
二、水电厂对电气一次设备的过电压保护措施
制定对电气一次设备有效的过电压保护措施，需要对设备的结构及用途有全面的了解。水电厂的电气一次设备用途是发电，配电及输送高压电力。由发电机、电抗器、变压器、开关、变电器组成。
（一）励磁变压器
常用的励磁变压器是无间隙避雷器，对其所做保护措施要对其多个方面问题出发。首先是氧化锌的电阻能力。氧化锌电阻导通性差，因此能够避免出现老化短路的问题。由于非线性电阻能够吸收的过电压强度有限，最高为100MHZ。因此氧化锌需要吸收产生的大部分过电压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆常规的避雷器对励磁变压器的保护能力不足，其原因是普通避雷器绝缘能力差，面对过电压无法对其进行很好的吸收，因此导致励磁变压器受到损坏。如果要达到保护效果，就需要对其参数进行调整。但是，由于二次电压可能会因为其参数变化而发生改变，因此难以有统一标准的避雷器产品出现。
当前能够对100MHZ过对过电压产生作用的保护器一般是采用阻容器对过电压造成阻碍[3]，降低其伤害。组容器不会因为过电压损伤而老化，因此对持续过电压有很好的应对效果。阻容器在特定情况下里侧绕组发生过电压现象，通过二极管向电容充电，能够有效地减少过电压伤害。等过电压幅度小后，电容会将电荷释放到电阻，为下一次过电压的到来做准备。
（二）放电间隙
对放电间隙进行保护的措施通常是配置防雷装置。防雷装置由两个金属电极组合而成，一头连接带电导线，另一头接地。这种保护装置有着结构简单的特点，因此维护工作也比较简单，不足之处在于难以自行灭弧。保护装置间隙结构主要分为棒形、球形和角形三种结构类型。三种类型的结构各具优势。首先棒形有着极陡的伏秒特性，但难以配合设备的绝缘要求。然后是球形，球形伏秒特性相对棒形及角形而言都平摊，保护性能也较好，但是其端头易烧伤，会影响其准确性。最后是角形，角形具有棒形与球形的优点，在缺点上相较二者而言不明显，因此在近年得以广泛采用。
（三）出线过电压
出线过电压电器一次设备保护一般是使用GIS和AIS两种配电器[4]。
1.GIS配电器
连接GIS配电器的架空线路长度需要在两千米以上，出现连接处要有避雷器。需要注意的是，避雷器不能安装到母线上。对于日常电压，电缆段及架空线路要连接金属避雷针，另一端接地，此外要注意要注意金属外壳的接地。
2.AIS配电器
AIS配电器是对35千伏到220千伏的架空线路进行保护的[5]，出线位于变电站里的避雷器。没有变电站的情况下，可以将其安装在终端塔上，要注意金属外壳的接地。
结语
水电站电气一次设备的正常运作关系着水电厂正常工作，过电压的伤害会损坏电气设备，阻碍电气设备的正常工作，严重的会出现大规模停电现象，使水电厂的工作受到巨大影响，造成极大的经济损失，因此要针对过电压的危害采取科学合理的保护措施。根据水电站电气一次设备的情况、电压类型采取相应的措施进行保护，从而稳定工作电压，增加设备的工作寿命，维持其长期的稳定。
参考文献：
[1]王宇.试论水电厂电气一次设备过电压保护措施[J].建筑工程技术与设计，2019，（26）：2700.
[2]张涛，陈福球，王伟.试论水电厂电气一次设备过电压保护措施[J].建筑工程技术与设计，2017，（33）：1824-1824.
[3]苏瑞林.试论水电厂电气一次设备过电压保护措施[J].无线互联科技，2015，（20）：133-134.
[4]谭尚仁，曾令龙.试论水电厂电气一次设备过电压保护措施[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（22）：5602-5602.
[5]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）：179-179.
论文作者:蒋翼
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/4/29
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