摘要：由于水电厂的电力系统对电压的承受能力有限，如果电压过大，超出水电厂电力系统的承受范围，不仅会使电气设备遭到破坏，还有可能引起大面积的停电事件，严重影响人们的日常生活与工作。为了保证水电厂及其相关设备的稳定运行，必须要采取一定的措施来对水电厂的电气一次设备进行过电压保护。
关键词：水电厂；电气一次设备；过电压保护
过电压指的是，在某种情况下，电力系统的电压出现异常升高现象，大于工作电压承受极限，引发电磁扰动的现象。虽然过电压问题的发生几率不高，但是很多电气设备在设计阶段和制造阶段都会注意其承受过电压能力的提升。但是无论如何设计与制造，电气设备的对于过电压的承受能力都是有限的，一旦过电压过大，超出电气设备的承受极限，电气设备的正常运行就会受到严重的影响。
一、过电压的相关概述
（一）过电压的概念
一般情况下，电气设备在正常运行过程中，都存在一个正常的工作电压范围。如果电压超出这个工作范围，那么就可以称为过电压。如果超出正常工作电压的幅度不大，那么电气设备的保护部分就会受到轻微的损伤。然后再经过长时间的积累，损伤才会逐渐增大。如果做好电气设备的日常维护工作，那么电气设备保护部分受损所产生的负面影响就可以忽略不计。如果超出正常工作电压幅度非常大，那么电气设备的绝缘部分将会遭受毁灭性的伤害，电气设备的电路就会在过电压的直接攻击下，受到严重的损坏。
（二）过电压的分类和特点
1.外部过电压
一般情况下，外部过电压都是由于自然因素引起的，例如雷云放电，雷电威力与外部过电压成正比例关系。以雷电的发展阶段为参照，我们可以将雷云放电继续细分为以下三种：第一种是雷击过电压、第二种是感应雷击过电压、第三种是流动波过电压。无论是哪一种类型的外部过电压，电气设备的等级都不会对过电压的大小产生较大的影响。
2.内部过电压
一般情况下，内部过电压的产生与电力系统的能量转化与传递有着十分紧密的联系。且常见的内部过电压种类有以下三种。
首先，谐振过电压的产生，电气设备就会遭受极为严重的损坏。因为这种类型的过电压可以直接攻击中低压电网，进而使中低压电网无法维系稳定的运行状态。如果谐振过电压的持续时间过长，还会增大电气设备的维护难度。目前应对谐振过电压的方法，就是在电路设计阶段科学预估潜在的问题级伤害，然后削弱谐振过电压产生所产生的危害。
其次，工频过电压的产生主要有两方面的原因：第一电容效应，第二电网运行状态不正常。所以这种类型的过电压主要存在于电气电路中，且虽然不会对于电气设备的造成极为严重的损坏，但是其破坏为例也不可小觑，介于谐振过电压和操作过电压之间。虽然工频过电压会持续较长的时间，但是其电压一般都在设备绝缘部分的可承受范围内，所以并不会对电气设备造成毁灭性的伤害。当发生超高压现象的时候，电气设备才会无法承受工频过电压的攻击而出现直接性损伤。另外，如果遇到远距离输电现象，电气设备受到的损伤也较为严重。
最后，操作过电压，指的是由于操作失误而产生的过电压现象，所以具有一定的短暂性和偶然性。大多数情况下，引起操作过电压现象产生的原因都是开关操作失误。因为操作过电压与操作人员的失误操作有关，难以摸清其中的规律，所以预防以及控制难度较大。一旦出现操作过电压，其电压数值就会出现成倍的增长[1]。
二、水电厂电气一次设备过电压产生的原因
（一）电力外输线路
在水电厂电力外输过程中，需要注意远距离高压专用输电线路。但是由于输电距离比较长，输电情况相对复杂，这种输电方式的应用很容易一起过电压现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆首先，发电机励磁现象是水电厂运行过程中经常出现的现象，一旦出现励磁现象，就会引发电磁扰动，进而形成电气设备的过电压现象。其次，如果遇到不对称接地问题，输电线路的空长线也会面临过电压的威胁。
（二）出线设备
一般情况下引起外部过电压现象的关键因素就是风雨雷电等各种极端自然现象。例如，雷电可以与输电线路直接接触，进而造成电力系统的异常跳闸现象，影响输电线路的正常运行。
（三）主变压器
在水电厂的日常运行过程中，主变压器侧断路器经常出现开断空载，同时伴随微弱电流被断流器切断，绕组上的电容电压值达到极限等现象。而过电压由于主变励磁、绕组电压存在一定的正比例关系，所以绕组与主变励磁就会对电压值产生直接的影响。由此可见，主变压器也会引起过电压现象。
（四）发电机的中心点
在水电厂的运行过程中，一个高电阻接变压器都会与发电机上的中心点相连，然后再分别对这两个设备接地处理。对变比值偏高的变压器进行合理的利用，就可以明显降低过电压过高问题，与此同时，发电机中心点的绝缘压力也会得到有力的控制。由此我们可以联想到，工厂要想对电压值的变化幅度进行有效的控制，降低谐振过电压的发生频率，就可以加强变压器的利用。但是如果电气设备出现绝缘地带，那么电气设备的使用寿命就会大幅度缩短。
三、水电厂电气一次设备过电压保护措施
（一）设备雷击过电压保护措施
针对电气一次设备雷击过电压的保护措施，主要包含以下两种方式：保护出线设备和互相铺设各种防雷保护装置。首先，水电厂的出线设备都以架空的方式完成架设，这样可以明显减少线路中绝缘子闪络被雷电直接击中的次数，进而避免线路被雷电直接击中而产生的电气设备异常跳闸事故，减少电气设备过电压现象的发生。另外，如果杆塔高度和形状不合理，或者接地电阻出现问题，那么高层建筑物被雷电直接击中的概率也会上升。所以，水电厂在架空出线的时候，必须要先经过严谨的实验和分析，然后再针对性的选择塔杆接地。只有这样，才能够最大限度的避免雷电过电压现象所产生的危害。其次，进行各种防雷保护装置的互铺，也是加强电气设备保护力度的有效手段。常见的避雷装置主要包含以下几种：第一电容器组、第二防雷接地、第三保护间隙、第四GIS设备。互铺设这些避雷装置，也可以对过电压现象进行有效的预防[2]。
（二）设备内部过电压保护措施
通常情况下，内部过电压的控制难度更低，相应的保护措施也就更多。首先，在实际的操作过程中，一旦出现突发事件，也会引起电压的骤然升高，进而引起电气设备过电压现象。所以，必须要加强各种突发事件的处理方案的提前制定。例如，将励磁系统提前设计到发电机一侧，通过对电枢反应进行有效的控制来保证突发事件的处理质量。其次，在水电厂的实际运行过程中，接地故障也是十分常见的故障，尤其单相接地形式的接地故障发生频率最高。要想对这些故障进行有效的解决，水电厂就要加强实际运行状态的分析，然后按照相关的计算原理，设计避雷设备灭弧电压。如果水电厂采取单相接地处理，那么就要加强避雷器的接地的相电压的控制，使其大小与正常电压的0.8倍保持一致，既可以确保在低于正常电压下避雷针的工作状态保持正常，又可以保证避雷针以及其它电气设备使用寿命不受影响[3]。
四、结语
综上所述，近几年来，我国对于电力的需求量越来越大，对于水电厂的电力生产要求也越来越苛刻。为了避免水电厂电气一次设备出现过电压现象，影响水电厂电力系统的正常运行，必须要全面分析造成水电厂电气以此设备出现过电压现象的原因，并针对性的制定电气一次设备过电压保护措施。
参考文献：
[1]罗乐.电气一次设备过电压保护措施探讨[J].通讯世界，2017（12）：173-174.
[2]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.
[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.
论文作者:杨家辉
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/6
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