电力系统内部过电压的防护技术要点

常嘉祺

电力行业对国民经济建设发展具有重大辅助作用，该体系稳定运行是保证各行业正常发展的基础。电力系统的运行中，过电压状况多发，相关影响因素较为复杂，增大了事故发生几率，对设备的危害、电力行业的正常运行均具有重大威胁。本文对过电压类型、影响要素及相关防护措施进行了分析，旨在提高电力行业的稳定性、科学性与合理性。

电力设备管理中，内部过电压是无外界因素影响所导致的过电压现象。其主要起因分析如下：设备长期连续作业，存在老化状况，导致绝缘性能发生变化另一方面，设备运行中，短期电压过高，超过上限值，引起过电压的危害，导致设备发生短路状况。过电压对电网的稳定运行具有重大危害，需要根据设备内部过电压原因进行储能元件的分析，一般能量不可明显变化，运行中对应元件的状态也需要循序渐进变化，其周边磁场、电场随之发生对应转换、震荡，引起过电压现象。为了避免过电压的危害，需要加强储能元器件的合理控制，避免震荡状况引起内部的过电压问题。

过电压类型

接地故障产生过电压。单相接地故障较为频发，对系统危害度不容忽视，系统电压过高会增加该故障发生的几率。该故障状况下，相电压增加，虽然增加后对应电压未达到上限值，但是避雷设施已经无法发挥应有功能，防护体系性能减弱。操作中，单相接地状况下，一般会根据过电压比例对避雷器进行灭弧电压处理，此日寸正常的相电压较工作电压会高出10%，对应电网灭弧电压需要参考这一数值，以便为0.8倍的相电压。另一方面。当超高压电网发生问题时，应立即切断回路，这时要避免电网中仍有电流经过，同时借助重合闸处理，保证故障的有效解除，借助其他补救措施实现操作控制。

负载突变过电压。电力系统运行中。受影响因素、临时故障的影响，会发生过电压现象，需要进行停止供电处理，避免电压持续升高带来的危害。需要注意下述问题：发电机正常运转中，需要对运行工况、磁链状况进行研究，保证输出功率、电动势的合理性，避免电压升高引起的危害；发动机运行中，制动系统、调速器固有惯性一般保持一致，转速一定，甩负荷状况下，转速增加过大，会引起频率增大；输电线路过长状况下，末端电容效应引起电压增加，出现过电压状况的几率增大[范秀丽.电力系统内部过电压及防护措施分析[J1]科技创新与应用，2013年.]（范秀丽，2013）。根据上述状况产生过电压现象，需要加强操作处理中并联电抗器、空载线路的应用，降低输电线路过长产生的电容状况，电机侧需要进行消励磁操作的实现。

谐振过电压。电力系统产生谐振的原因是电感、电容等部件在回路工作时。受同一频率影响产生共振。一般分为线性、非线性谐振。谐振电压危害大，但是其产生条件较为苛刻，在非全相操作时电力系统才回产生谐振现象，当系统发生单相接地故障且其正序、零序阻抗满足时才会发生线性谐振。而非线性谐振是由系统中变压器或互感器等铁磁元件引发的，且随着外部电压的变化而改变，若回路中存在电缆、串联补偿电容器等元件且满足wL>1/wC时才会导致电压升高从而发生铁磁谐振，且铁磁谐振后会发生电流反向，容易引发电机反转的事故[万千云，粱惠盈，齐立新，等.电力系统运行使用技术问答[M].北京：中国电力出版社，2004年.]（万千云，梁惠盈，齐立新，2004）。

谐振过电压现象需要考虑回路特性。该状况过电压对系统的危害度一般不高，若持续时间过长，则应改变电阻、电抗或者借助消谐器实现目的，一般操作较为简单，效果良好。

电力系统内部过电压防护

间歇性电弧过电压。通常，当中性点不接地时，较容易出现这类过电压现象，中性点不接地原因在于该系统在单相接地状况下也可继续工作一段时间，一般为两小时，电弧可以发送充入状况，导致线路负荷发生改变，中性点电压增加引起过电压现象。该状况一般浮动不大，电压上限为额定数值的3.5倍左右。但是受其持续时间过长、范围过大的影响，弱绝缘现象的危害不容忽视[韩梦梦，吴文辉，黄戡，万丽琴.特高压输电线路工频过电压抑制的研究[J].大功率变流技术.2014年.]（韩梦梦，吴文辉，黄戡，万丽琴，2012）。所以对弱绝缘设备也会产生一定程度的影响，要尽量采取有效措施避免这类影响的产生。在中性点处可以选用去电弧线圈，使电感电流补偿电容电流，避免重燃现象的发生，减少过电概率。

电感性电流电压的影响。系统中的空载电动机及变压器即为小电感性负荷，受断路器设计条件影响，切断小电流将会引起振荡现象的发生，该状况下，对地杂散电容数值小，容易产生过电压问题，这时我们可以利用避雷器，通常情况下此时的电流值较小，利用避雷器能够对过电压进行有效的防护，避免危险事故的发生。

开断电容性过电压。电容设备的容性电流，发生位置为電缆和空载线路中，原因在于断路操作中会发生明显的重燃状况，进而导致较为明显的系统振荡，极易引起过电压现象。为了避免该状况的过电压，需要进行断口电压上升幅度的有效控制，在断路设备的端口位置设置并联电阻，能够极大解决过电压问题的发生。

合空载长线过电压。电力体系运行中，空载线路的操作较为常见，在超高压系统中，重合闸操作容易产生过电压，危害度极大，同时该现象是电网绝缘能力考核的重要指标。重合闸处理中，线路存在残压将会引起电压相互叠加，继而引起振荡加速现象，过电压可能会达到额定数值的三倍。其处理措施分析如下：借助带合闸电阻的断路器进行处理控制，降低线路残余电压的负面影响；借助专门设备对断路器两端最低状况进行检测判断，进而选取合适的合闸操作方法；用磁吹型的金属氧化物避雷器作为专门的后备保护。

经济快速发展，电能需求量与日俱增，为了保证电力系统满足当代社会的发展需求，需要充分避免过电压状况的发生，避免电气设备故障引起的经济损失。电气设备故障还会导致重大安全事故，危害度极高。电力体系中，电网结构的操作电压存在一定差异，为此，根据电压等级进行有效分析，区别对应处理方法，可充分避免过电压现象的发生，提高电力系统安全性、稳定性的运行机制。借助现代化管理模式优化调整防护能力，并加强业内过电压类型、防护方法的有效分析具有重大意义。

（作者单位：内蒙古乌兰察布电业局）endprint