摘要：电气设备人们日常生产生活与社会经济发展提供了便利的条件，电气设备的质量性能影响着电力运行的安全性和稳定性，火电厂的电气设备是我国电力产量的重要保证，本文重点研究了火电厂电气一次设备中存在的过电压现象，对于这些可能产生的危害针对性地提出了过电压保护方案。
关键词：电气一次设备；过电压保护
1 概述
1.1过电压概念
电气一次设备都有着额定的负载与工作电压，电气一次设备在正常工作时电压都会维持在额定电压的一定范围内，过电压即值电气一次设备因为某种故障因素使得设备工作电压出现不正常的升高，远远超出了额定的工作电压。当然，在一定程度以内的电压波动是电磁扰动的正常现象，在最初对火电厂电气一次设备进行各参数设计的时候，应该保证电气设备有一定的包容能力，增强火电厂电气一次设备的系统稳定与安全。
1.2过电压分类与特点
产生过电压的原因有很多，根据来源不同，通常将其分为内部、外部过电压这两种。
1.2.1 外部过电压
顾名思义，外部过电压指其影响因素来自于电气设备外部环境，比如雷击、雷电等自然因素，根据雷击强度与种类的不同，这类过电压还可以继续分为雷击过电压、感应雷击过电压与流动波过电压，值得注意的是，雷击强度越大，相应的产生的外部过电压电压值会越高。
1.2.2 内部过电压
内部过电压是相对于外部内电压而言，影响因素主要是来自内部结构与能量转换，可以分为以下三类。
第一种内部过电压是谐振过电压，它是三种内部过电压中对电气设备危害最高、影响最大的一种，性质非常恶劣。主要原因是它不仅能够损毁中低电压网，让其失去正常功能，而且它的持续周期比较长，许多预防保护方案起不到理想的效果，在不能完全杜绝此类过电压现象发生的窘境下，设计人员只能提前做出发生谐振过电压现象的防范止损措施，尽可能降低损失。
操作过电压的产生通常是因为操作原因产生的具有偶尔性的过电压现象，不同于谐振过电压现象的是，操作过电压发生周期很短，且多是源于开关操作形成的突变现象引起，没有突变规律，难以预防，这点倒是类似于谐振过电压，只不过危害性相较于谐振过电压现象而言较低。
工频过电压较前两种过电压现象而言出现几率较小，对火电厂电气一次设备不利影响较小，一般都处于可承受范围之类，虽然此类过电压现象一旦发生周期较长，但对电气设备能够造成的损失微乎其微，并且工频过电压出现的条件可以预测，只有是超高电压与远距离传输的情况下才可能出现这种过电压现象，其它情况下基本不过出现这种过电压现象。
2 火电厂电气一次设备过电压危害
如上文介绍，大多数过电压现象预防困难大，且种类多种多样，不同的过电压现象对火电厂电气一次设备损害不同，电气一次设备在发电、配电、电气传递等领域广泛应用，一旦发生任何一种过电压现象，都会对火电厂造成不可弥补的损失。
外部过电压现象一般出现于雷电天气，雷击强度如果不同，对电气一次设备造成的损失就不同，不过即使是轻微的雷击放电现象，即使是不直接击中设备本身，通过环境能量传递，也远远超过电气一次设备的自我防范能力，设备会受到永久性损害，丧失正常运行能力，针对此类现象只能从强化设备防雷性能加以考虑。
内部过电压现象主要分为谐振过电压现象、操作过电压现象与工频过电压现象，谐振过电压一旦发生，影响最严重的就是中低电压网，电压值远远超过中低电压网正常工作电压负荷，对中低电压网形成长期性的损害，并且恢复可能性较低，过程复杂。操作过电压一旦出现便会成倍增长，极不稳定，危害同样不小。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工频过电压现象一般情况下相较于前两种过电压现象而言对电气设备危害较低，只会出现较小的电压影响，不过如果在超高电压与远距离传输的条件下出现工频过电压现象，也会对火电厂电气一次设备造成一定程度上的损害，同样是不能够忽视的。因此必须采取合理、有效的过电压保护方案将这几种过电压现象对电气设备的损害减小，才能提高火电厂的运行效益。
3 火电厂电气一次设备过电压保护方案
火电厂电气一次设备的主要作用是发电、配电、以及电力传输，涉及到的电气结构一般包括发电机、变电器、变压器、以及开关与电抗器。通过这些结构与作用入手，研究火电厂一次设备过电压保护的可能性。
3.1 励磁变压器的保护措施
无间隙避雷器是对励磁变压器常常采用的一种保护措施，但是显然一般的无间隙避雷器保护作用不是很明显，需要从以下几个方面加以分析。
第一点是氧化锌的电阻性，虽然在通常情况下氧化锌不会导通，并且会有连续性动作防止其老化失去非线性电阻性能，但是对过电压的承受能力有限，一般100MHz就是最大值了。
第二点是无间隙避雷器的绝缘程度太低，意味着其所能够承受的雷击强度极小，超过限度值就会使励磁变压器受到直接损害，起不到多好的保护效果。
若要行以有效的保护，就要调整参数。需要注意的是，二次电压会随着参数的变化也随之发生改变，目前市面上还没有定性的产品。当前，对于100MHz幻想过电压，通常是使用组容器来为其造成一定的阻碍，限制其最终造成的伤害，这也是参考了阻容器是少数不会发生老化现象的限制性设备这一优越性而做出的选择。组容器在特殊条件下，其里侧绕组发生过电压现象，二极管向电容充电，通过缓冲方式削弱了过电压的冲击。待过电压现象小时候，电容将电荷释放至电阻，以便下一次过电压来临时做再次吸收。
3.2 放电间隙的保护措施
放电间隙的保护一般是利用基本防雷器，这种防雷器结构简单，由一头一尾两个金属电极构成，其中一头金属电极连接带电导线并固定在绝缘子上，另一头需要通过辅助间隙连接至接地设备，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，但是缺点也同样明显，比如对于这种结构是很难进行自行灭弧的。保护装置的间歇结构有三种，即棒形、球形与角形，三种形状结构不同，优缺点也各不相同，具体来说，棒形间隙结构一般会造成比较陡的伏秒特性，要想与设备绝缘要求达到完美配合是不可能的；球形虽然伏秒特性相较于棒形、角形二种结构而言，曲线平坦的多，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，一头一尾两个电极之间的间歇距离就会扩大，间接就会影响到动作准确性。相对这两种形状的保护装置，角形综合了二者的优点同时有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。
3.3 出线过电压的保护措施
针对出线过电压的电器一次设备保护，一般会根据不同情况选择采用GIS配电器和AIS配电器两种装置。就GIS配电器而言，连接GIS的架空线路长度应大于一公里，在出线连接处必须安装避雷器，但值得注意的一点是，母线上是不需要安装避雷器的。对于110千伏和220千伏的日常电压，电缆段和架空线路应与金属避雷器连接，另一端接地。对于单芯和三芯电缆，同样要保证GIS金属外壳接地。而对于AIS配电器而言，AIS配电器通常是针对35千伏-220千伏架空线路的进线段进行保护，出线处于变电站内装置避雷器。如果没有设置变电站，那么应该选择将其安装于出线段的终端塔之上，另外同GIS配电器一样，在母线上同样是禁止安装避雷器的，除非特殊情况下才可以进行安装，AIS同样要注意接地端与电缆金属外皮的接触。
结束语
本文首先介绍了过电压的基本概念，并且对过电压进行了分类，从三个方面总结了火电厂电气一次设备中存在的过电压现象，针对性地提出了火电厂电气一次设备过电压保护方案。
参考文献：
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[3]梁晨.火电厂电气一次设备状态检修要点研究[J].建材与装饰，2018（29）：239-240.
论文作者:金心
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
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