（大庆油田有限责任公司电力集团供电公司铁人工区变检一队 黑龙江 大庆 163000）
摘 要：近年来，随着油田电网的不断发展，电力系统过电压故障的形式和种类也有所增加，了解系统过电压的种类和特点，对于探索过电压的原因和抑制过电压的发展有非常重要的意义。本文就油田电力系统过电压的原因和防护进行分析。
关键词：过电压；内部和外部过电压；
引言
近几年，随着油田电网变电站和用电设施的增多，电力系统过电压时有发生。过电压分为大气过电压和内部过电压，大气过电压就是我们熟知的雷电过电压，它又分为直击雷过电压和感应雷过电压。内部过电压是由于开关操作、故障或其它原因，使电力系统工作状况发生变化，在过渡过程中因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压，内部过电压包括工频暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。对于过电压，如果没有防范措施，随时都可能发生，对电网设备的正常运行和可靠供电造成危害。
1雷电过电压类型与具体案例分析
雷电过电压分为直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压由雷电流通过被击物在阻抗上产生的压降和兼有雷电通道的电磁场的感应电压共同组成，其幅值极高;感应雷过电压是在输电线路附近地面遭到雷击时，由电场和电磁场的剧烈变化形成的过电压，这种过电压多数为正极性，波前时间约l0us，其幅值一般不大于500kv，对60kv以下的线路有击穿的危险。
1.1典型案例
2015年7月24日发生特大雷暴雨自然灾害，某变电所遭受雷击，造成35KV I段进线断路器B、C两相绝缘瓷柱崩烧。断路器处于热备用状态，刀闸在合位，开关断开。直击雷造成雷击过电压，与断口系统电压发生碰撞，由于热备用状态的开关断口的断口电容作用，在开关断口处电压叠加，过电压能量急剧增大，形成断路器绝缘无法承受的过电压，B、C两相完全崩断，A相绝缘严重损坏。开关碎片造成邻近的开关设备绝缘瓷柱破损。
2012年某变电所35KV I段氧化锌避雷器A相崩烧，雷电计数器损毁。某线路进线断路器A相瓷瓶有灼伤痕迹，经试验后确定断路器绝缘仍然良好，A相氧化锌避雷器完全损坏。事故原因为当天发生雷暴天气，靠近某线路A相遭受雷击，变电站同时受到感应雷作用，形成雷击过电压，避雷器动作。
避雷器至被保护设备连接的电感与被保护设备绝缘的等值电容组成振荡回路。振荡过程中电感中感应电势和残压迭加，共同作用于被保护设备。这种作用称为“距离效应”。如考虑被保护设备上有与行波反行的工频电压，由于振荡加强，过电压幅值大得更多。流过避雷器的雷电流波前小于规定值(8us)时，实际残压将超过计算时所取的值。这种作用称为“雷电流波形效应”。由于避雷器的接地引线及接地电阻上的压降及避雷器老化等原因，实际残压可能超过额定值。因此，致使A相氧化锌避雷器崩烧，雷电计数器损毁。
1.2防范措施
1.2.1、架空送电线路的防雷保护架空送电线路的防雷保护措施有：
(1)采用避雷线，尽量减少导线受直击雷的次数。
(2)减小避雷线的接地电阻或适当加强线路绝缘，以避免反击闪络。个别杆塔亦可使用管形避雷器保护。
(3)可采用降低线路绝缘上的工频平均电场强度的办法，使发生冲击闪络后不致转为稳定的电弧。考虑到雷击事故中主要是单相接地，电网中性点可采用不直接接地的方式，以提高供电的可靠性。
1.2.2、变电站的防雷保护措施有：
(1)在变电站，对直击雷的保护采用避雷针。对侵入波则采用氧化锌或阀型避雷器及进线段保护。
(2)进线段保护是指对未沿全线架设避雷线路，在离变电站1～2km内的进线段上，装设避雷线及管型避雷器对直击雷进行保护，防止雷电波侵入。
(3)对于进线隔离开关和断路器长期处于热备用状态的，建议在进线龙门架装设一组避雷器，作为防雷击措施。
2 内部过电压类型与具体案例分析
2.1典型案例
2011年5月某变电所发生35KV I段电压互感器故障。B相电压互感器熔断器熔断，外绝缘开裂，底部环氧树脂受热喷出，同时其余两相电压互感器均有不同程度绝缘破损现象。检查母线、避雷器及变压器，均无绝缘故障和接地故障。二次接线也检查无故障。重新组合一组互感器投入运行，故障消失，三相电压平衡。由此判断此次事故应该是由于谐振过电压产生。当时I段进线断路器和隔离开关也处于热备用状态，由于热备用状态的开关断口的断口电容与电磁式电压互感器的电感作用，产生谐振过电压，造成电压互感器绝缘较薄弱处受损，造成事故发生。
2.2 谐振过电压的种类
在不同电压等级以及不同结构的电力系统中会产生情况各异的谐振过电压．按其性质而言大致分为三种：
(1)线性谐振过电压
线性谐振回路中的L和C都是常量，它们不随元件上的电流、电压而变化。主要指不带铁芯的电感元件，如输电线路的电感、变压器的漏感，或励磁特性接近线性的含铁芯电感元件，如消弧线圈，其铁芯磁路中通常留有空气隙，和系统中的电容元件所引起的串联谐振回路。它在正弦交流电源的作用下，若电源频率和L-C自振频率相等或接近时，即会产生强烈的谐振现象，导致元件上产生很高的过电压。
(2)铁磁谐振过电压
铁磁谐振往往和铁芯电感的饱和性相联系，由于铁心电感的磁通和电流之间的非线性关系，其电感值不再是常量，从而区别于线性谐振的许多特点，这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时,会产生铁磁谐振。电力系统中的铁磁谐振回路一般由空载变压器或电压互感器和系统的电容元件组合而成。
(3)参数谐振过电压
参数谐振过电压是因为系统中的某些元件的参数在外力的作用下，发生周期性变化而诱发的。通常是由于电机旋转时电感大小的周期变化，如果该电机接有一定值的电容性负荷，如空载线路等，当参数在一定的配合下，变化的电感周期使地把能量引入谐振系统，形成过电压。
过电压一旦发生，往往造成电气设备的损坏和大面积的停电事故。电力生产运行的记载和事故分析表明，中低压电网中过电压事故大多数都是由谐振现象所引起的。由于谐振过电压作用时间较长，所引起谐振现象的原因又很多，因此在选择保护措施方面造成很大的困难。为了尽可能地防止谐振过电压的发生，在设计和操作电网设备时，应进行必要的估算和安排，以避免形成严重的串联谐振回路；或采取适当的防止谐振的措施。
2.3防范措施
电磁式电压互感器和断路器的断口电容可能会产生谐振过电压，为了防止和消除中性点绝缘系统中的电压互感器的谐振过电压，可采取以下措施。
（2）在电磁式互感器的开口三角绕组中加装阻尼电阻；
（3）在母线上加装一定的对地电容；
（4）采取临时倒闸措施，如投入消弧线圈，将变压器中性点临时接地，以及投入事先规定的某线路或设备等。
3 其他过电压类型与具体案例分析
3.1典型案例
2015年1月，某移动变发生6KV氧化锌避雷器崩烧事故。现场处理事故时发现6KV II段母线所带氧化锌避雷器B、C两相全部烧断，A相外观被B、C两相避雷器的白色氧化锌粉末侵蚀。对A相氧化锌避雷器做全项目试验，绝缘电阻为10000兆欧，泄漏电流为10微安，在合格范围内。对某移动变6KV II段母线及所带电力设备进行电气试验，数据均符合标准要求。后经巡视发现某移动变6KV II段所带出线的用户段母线A相发生单相接地故障，B、C两相电压升高至线电压，形成断线过电压，造成避雷器动作，导致崩烧。
3.2防范措施
对于此类断线过电压，首先在运行前的验收中，要认真检查线路导线的安装质量，再者运行中的线路巡检要到位，发现有导线断股，散花等异常现象，一定及时处理。另外，对于发生过此类故障的线路，要加强巡检频次，对薄弱环节加以控制。
4 结论及认识
电力系统过电压一旦发生，往往造成电气设备的严重损坏和大面积的停电事故，这样会给油田产能建设带来非常大的损失。而且在电力系统中，过电压故障的形式和种类是多种多样的，故障性质也各不相同。因此，我们应该了解各种不同类型过电压的性质与特点，掌握其原理与根本，了解、学习电网的新技术、新设备的原理与应用，制订防止过电压发生的对策与措施，更好的为油田电力系统的稳定运行做好保障。
参考文献
[1]王秉海，钱凯.胜利油区地质研究与勘探实践.山东东营:石油大学出版社，1992.
[2]黄炳光，刘蜀知.实用油藏工程与动态分析方法.北京:石油工业出版社，2000.
[3]才汝成，李阳，孙炳泉.油气藏工程方法与应用.北京:石油工业出版社，2002.
论文作者:冯秀颖
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/6/28
标签：过电压论文; 谐振论文; 避雷器论文; 电感论文; 线路论文; 发生论文; 雷电论文; 《电力设备》2017年第7期论文;