摘要：本文分析了水电厂电气一次设备的过电压情况，提出了水电厂电气一次设备过电压保护对策，主要有：一是放电间隙保护技术的落实，二是 励磁变压器的过电压保护策略，三是出线过电压保护技术。文章还介绍了电气一次过电压保护的注意事项。
关键词：水电厂；电气一次设备；过电压；保护措施
0 引言
水电站一次电气设备的运行效率对整个电力系统有着非常重要的影响。初级电气设备中存在多种过电压现象，为了更好地保护电压，操作人员必须充分了解电压的类型。这些类型的电压包括大气过电压、工频过电压过电压、操作过电压和谐振过电压。电力工作者应充分了解各种电气设备过电压的特点和危害，以帮助开展科学高效的过电压保护工作。
1 水电厂电气一次设备过电压分析
1.1 基本的内涵
过电压是超过正常工作电压一定幅度的电压，这个幅度有大有小，小幅度的过电压仅会对设备保护部分造成一定的损害，只有长期积累才会造成明显伤害。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，对于那些超过幅度较大的过电压，将会对设备的绝缘部分造成毁灭性的伤害，失去了绝缘部分的保护，设备电路直接暴露在过电压的攻击下，造成设备损坏，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。
1.2 过电压特点
电气一次设备的过电压主要分为内部过电压和外部过电压。所谓内部过电压，即由电气设备自身所产生的内部能量转化和传递形成的，主要包括：第一，谐振过电压，能够直接伤害中低压电网，使其运行异常，由于谐振过电压持续时间长，导致维护措施很难进行。目前针对谐振过电压的处理，一般都是在设计电路时对可能出现其中的问题及伤害程度进行预估，将谐振过电压造成的危害尽可能的削弱；第二，操作过电压，因为操作原因形成过电压，一般是开关操作，由于操作过电压没有确切的规律，因此很难进行预防和控制，在某些特殊条件下，操作过电压的电压数值会成倍增长；第三，工频过电压，通常存在于有一定长度的电气电路中，多是由于电容效应或电网运行变化引起的，对于电气设备造成的伤害比较弱，是危险性较小的过电压状态。所谓外部过电压，是由雷云放电引起的过电压，对于不受电气设备自身等级影响，外部过电压的高低程度主要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。
2 水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨
2.1 放电间隙保护
对于间隙的保护，通常是采用简单的防雷装置进行保护，这种保护装置一般是由2 个金属电极组合而成，一头连接带电导线并固定于绝缘子上，另一头穿过辅助间隙连接至接地装置，2 个电极之间具有一定的间隙距离。这种保护装置的构造非常简单，维护起来没有一点难度，唯一的缺点是很难进行自行灭弧。保护装置的间歇结构有三种：棒形、球形、角形。三种形状的结构各有各的优点和缺点。棒形具有非常陡的伏秒特性，很难与设备的绝缘要求达成完美的配合；球形虽然伏秒特性比其他二者都要平坦的多，保护性能也不差，但是就端头易发生烧伤这一缺点上，与棒形一样的明显，一旦发生烧伤后，电极之间的间歇距离就会扩大，从而影响动作准确性。相对这两种形状的保护装置，角形综合了二者的优点同时也没有二者的明显缺点，近年来于过电压防护领域中有了比较广泛的应用。
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2.2 励磁变压器的过电压保护
进行励磁变压器的过电保护具有一定的现实意义，通常情况下，过电压保护器件主要以无间隙避雷器为主，进行励磁变压器的保护需要考虑到以下几个问题：
第一，氧化锌电阻在正常情况下不导通动作，也不能进行连续性动作，因为这样会直接引起非线性电阻的老化，进而产生短路的现象。另外，100 赫兹的连续过电压也不能采用非线性电阻的形式来进行吸收。
第二，多数的过电压都是可以用氧化锌电阻来进行吸收和保护的。为了有效地保证励磁变压器的正常运行，国家已经颁布了相关的法律和规定来进行规范和控制。其中，普通的避雷器是不能对励磁变进行保护的。因为，普通的避雷器在产生过电压的过程中会严重超过绝缘的程度，达不到绝缘的效果。为了实现电力系统电压的正常，需要对相应的参数进行调整。但是励磁变二次电压会随着发动机的参数指标的变化而发生变化，所以，电力市场上还没有出现定性的产品。总之，对于100 赫兹的过电压来说，可以采用阻容器来对其进行限制。因为在诸多的限制设备中，只有阻容不会出现老化的问题，只要能够保证电阻的正常散热就可以对电压进行吸收。特殊情况下，里侧边的二测绕组中两项电流产生突变也会出现过电压的现象，这是，可以根据二极管D1～D6 对电容C 充电，从而得到缓冲，降低di/dt，减小了过电压。过电压消失后，C 上的电荷向电阻R 释放，等待下一个周期再次吸收。
2.3 出线过电压保护
由于电气一次设备保护对整个系统设备的正常工作具有十分重要的作用，针对这种一次设备的保护，在保护的过程中，一般都采用GIS 与AIS 两种配电保护装置，并要求GIS 的保护装置至少要在2000m的架空电线上，并且在电气设备的出线连接处安装避雷设备，保证电气运行时的电压稳定，而且要求避雷设备不能安装在母线上，同时，要保证在电缆段与避雷器相连的另一端务必接地，才能有效保证电气设备的安全，而对于单芯和三芯电缆也需要采用同样的方法。AIS 装置能够对35～220kV 的进线段进行控制与保护，但是AIS 装置在保护时也需要安装避雷装置，同样也禁止将避雷装置安装在母线上，在使用AIS 保护装置时，需要注意外端接地与电缆金属的外表接触情况的处理，重点避免电气设备运行时容易出现的意外情况。
3 电气一次过电压保护的注意事项
在进行备过电压保护设计时，需要重点注意以下几个问题：电气一次设备过电压保护设计需要兼顾内过电压保护和外过电压保护两方面的问题，尤其是内部过电压。由于电气设备中常态的过电压是普遍存在的，所以应当采取一定的手段抵消稳态过电压的影响；注意电气过电压水平与避雷器等防过电压设备在承受过电压技术参数的配合，要求电气过电压水平高于避雷器等防过电压保护水平；对于高压长距离线路，采用并联容量适当的并联电抗器加中性点小电抗器的方式，能够把内过电压控制在较低的水平，再辅以断路器加并联电阻和氧化锌避雷器，能够有效的保证超高压线路的安全性。
4 结语
总而言之，水电站一次电气设备的过电压保护对整个电网的正常运行具有重要意义。水电站应根据不同类型的过电压采取具体措施，保证一切电气设备的正常运行，尽量避免过电压，以提高水电站的安全性。
参考文献：
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[2]刘辉.水电厂电气一次设备的检修及过电压保护[J].区域治理,2018,(31):203,205.
[3]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):251.
论文作者:汪贤宾
论文发表刊物:《电力设备》2019年第5期
论文发表时间:2019/7/8
标签：过电压论文; 设备论文; 电气论文; 水电厂论文; 电气设备论文; 避雷器论文; 电压论文; 《电力设备》2019年第5期论文;