摘要：目前，无论是人们日常生活的电力系统，还是水电厂的电力系统，对电压的承受力是有限度的。如果电压超过限度，将会造成电气设备的严重损坏，甚至会出现大规模停电的事件发生，这将会对人们日常生活以及企业运营造成严重的影响，同时带来巨大的经济损失。为了不影响水电厂和定期设备的正常运行，需要采取一定的措施来达到对设备的过电压保护。本文就针对电力系统的不同类型的过电压进行分析，并对电气一次设备过电压保护措施进行探讨。
关键词：水电厂；电气设备；一次设备；过电压保护
通常情况下，水电厂为了防止过电压问题的发生，促使电力系统的正常运行，通常都会从内部和雷电两个方面地防范工作而入手，这样就能够具体分析出过电压产生的具体原因，并针对这一问题，采取有针对性打扰改善对策，从而避免电气一次设备受到更大的损害。那么，这就需要水电厂管理者必须高度重视这一问题，加强做好电气一次设备的日常养护工作，并对容易发生过电压的部位，事先作出防范性措施，尽可能将过电压产生的影响降到最低，以此来保证电气设备的可靠运行。以此，本文就结合某水电厂运行状况，对水电厂电气一次设备过电压问题进行了探析，并提出了相关的保护措施。
1、过电压的概念、分类及特点
1.1过电压的概念
过电压就是指在超过正常电压的电压升高，这是在特定的情况下进行的，电力系统会采取一定的措施自动的进行断电，不会损坏到设备。过电压根据电压升高的地方和方式不同分为两种:内部过电压，此过电压是因为电力系统所产生的内部能量在电力系统运行的时候转化或者是传递而产生的;外部过电压，是由于雷云放电引起的过电压。内部电压又包括操作过电压和谐振过电压，顾名思义，操作过电压就是因为操作问题而引起的，这个事故的发生具有偶然性，而且发生的时间也非常的短暂。外部电压由于是因为雷电产生的，因此可以根据雷电的形成过程分为雷击、感应雷击和流动波这三种电压。虽然过电压产生的时候电力系统会自行断电，但是如果长期的产生过电压造成大面积突然停电就会危及到电气设备，因此在进行电气一次设备的保护时一定要做好防备。
1.2分类及其特点
过电压可以分为内部和外部两类过电压，其下还可以细分。
1.2.1外部过电压
外部过电压多源于自然因素，如雷云放电。按照雷电的发展阶段可以分为雷击过电压、感应雷击过电压以及流动波过电压。外部过电压大小与雷击程度成正比，雷击越强，过电压也就越高。而电气设备的等级则与过电压大小没有关系。
1.2.2内部过电压
内部过电压的产生原因源自电气系统的内部能量传递与转化，可以进一步细化为谐振过电压、工频过电压与操作过电压。
谐振过电压是危害性较大的过电压状态，这种过电压会对电气设备造成极大的损坏。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级伤害程度进行预估，将谐振过电压造成的危害尽可能的削弱。
操作过电压具有偶然性与短暂性，顾名思义，是因为操作原因形成的过电压。造成操作过电压的操作，一般是开关操作。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。
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。工频过电压对于电气设备的伤害，综合来讲弱于谐振过电压与操作过电压。尽管工频过电压的持续时间较长，但其过电压的倍数却不与持续时间成正比，一般处于设备绝缘部分的承受限度内，因此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。工频过电压只有处于超高压状态时，还有在远距离输电时，才会对电气设备造成比较直接的影响。
2、过电压产生的原因
2.1电力外输线路原因
远距离高压专用输电线路是许多水电厂店里外输线路的主要方式，这种输电方式由于输电路程远，情况较为复杂，应作为过电压保护措施的重点对象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在水电厂实际运行操作中，发电机容易产生励磁现象，由物理学相关理论可知，励磁现象会导致电磁的扰动，从而容易使电气设备形成过电压。此外，由于各种因素（电容效应、不对称接地等），输电线路的空长线在输电的过程中也可能形成过电压。
2.2出线设备原因
风雨雷电等极端自然现象是形成外部过电压的主要因素，在实际工作中很大程度上，会影响水电厂的电网路线，尤其是出现雷电情况。因为雷电是直接可以和输电线路接触的，这样很可能引起电力系统发生跳闸现象，从而严重的影响到输电线路。
2.3主变压器原因
主变压器侧断路器存在的开断空载现象是水电厂经常会出现的问题，在这种情况下，就会伴有断流器切断微弱电流的情况发生，根据物理学的相关原理与公式可知，当磁场能量完全转化为电能时，绕组上的电容电压会呈最大值，通常情况下，过电压与主变励磁及绕组电压成正比，也就是说，绕组和主变励磁很大程度上影响着电压值的高低，因此主变压器也是过电压产生的原因之一。
2.4发电机的中心点原因
水电厂都是将一个高电阻接变压器上连接发电机的中性点，然后再将分别这两个设备接地使用。变压器的变比值相对较高，可以阻止电气设备发生过电压过高的现象，这样就可以将发电机中性点的绝缘压力降低；与此同时，有的工厂会通过变压器减少电压值的变化幅度，来避免谐振过电压的产生，然而这种措施很可能由于电气设备存在绝缘地带，而对使用寿命带来极大影响。
3、水电厂电气一次设备的过电压保护措施
要对水电厂电气一次设备采取行之有效的保护措施，就要从过电压的特点入手，针对电气一次设备的主要结构进行重点分析。
3.1励磁变压器
鉴于外部过电压的特殊性，过电压保护器使用了无间隙避雷针。因此在使用励磁变压器时要考虑到几个方面可能存在的问题。首先，为了避免短路，要考虑到氧化锌的电阻特性。非线性电阻老化容易导致短路现象的发生，而其最高吸收限度也不能超过100NHz的连续电压。其次，一般的避雷器由于绝缘程度较低，对于励磁变压器的保护效果有限，在产生电压时容易直接损伤励磁变压器，因此需要调整参数，切实对励磁变压器进行保护。遗憾的是，由于参数的变化会导致二次电压随之变化，因此，目前市面上还未能找到行之有效的产品。
3.2放电间隙
对于放电间隙的保护通常采用简单的防雷装置。其优点是构造简单，便于维护，但是缺点就是很难自行灭弧。放电间隙保护装置有3种结构：棒形、球形和角形，这3种结构各有利弊。棒形由于极陡的伏秒特性，难以与设备绝缘进行无缝的配合；球形虽然保护性能和伏秒特性都处于中上等水平，但是由于端头易发生烧伤，烧伤后电极之间间歇距离扩大，导致动作缺乏准确性。相对于上述2种情况，角形集中了二者的优点而规避了其中明显的缺点，成为目前在过电压防护领域中应用最广泛的一种装置。
3.3出线过电压
针对这种一次设备的保护，需要采用GIS和AIS2种配电设备。GIS装置需要至少2000m以上的架空线路，并且必须在出线连接处安装避雷器，但是避雷器严禁安装在母线上。在电缆段与避雷器相连的另一端务必接地，对于单芯和三芯电缆亦是如此。AIS装置能够对35~220kV的进线段起到保护作用，同样需要装置避雷器，并且禁止安装在母线上，特殊情况除外。同时，AIS配电器需要格外注意接地端和电缆金属外皮的接触情况，避免意外情况的发生。
4、结语
具体分析水电厂电气一次设备过电压保护产生的原因之后，就可以在次基拙上发现问题并解决问题:将避雷设备安置在出线杆顶上，此外还可以将电容器组、防雷接地、保护间隙等保护装置安装在上面，以此来达到防外部过电压保护的目的值得注意的是，在安装出线断路器时要运用并联合闸电阻模式，这种保护措施在水电厂用电开关、发电机中性点、发电机出口断路器等也可以采用，其为有效的避免了设备遭到雷击过电压和其他内部过电压的破坏。
参考文献
[1]任丰瑞.水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J].科技致富向导,2014(32).
[2]李锦华.水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J].电子制作,2013(12).
论文作者:李正能
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
标签：过电压论文; 水电厂论文; 设备论文; 电压论文; 谐振论文; 电气论文; 电气设备论文; 《电力设备》2017年第36期论文;