水电站电气过电压保护技术分析

王秋扬

摘要：在国内电力行业发展步伐不断加快的形势下，电气过电压保护技术成为了相关技术工作人员关注的热点话题之一，电气过电压保护技术作为目前电力系统中不可或缺的关键技术，在保障设备运行稳定性和延长设备使用寿命方面有着很大的影响，尤其是在电网技术复杂性逐步提升的背景下，如何采用先进的电气过电压保护技术来提升设备运行的效率与安全性，保证电力设备的正常运行是新时期电力技术研究者关注的重点内容。基于此，本文将在阐述水电站过电压种类与产生原因的基础上，探讨水电站电气过电压保护技术的实践应用，希望为提升水电站电气过电压保护技术水平提供有价值的参考资料。

关键词：水电站;电气过电压;保护技术

随着社会经济的快速发展，各行各业都得到了繁荣发展，同时也直接加剧了电力能源的需求量，对电力系统运行的安全性与稳定性提出了更高的要求。过电压是由于电磁扰动所表现出的电压异常升高的现象，不管是哪种形式的过电压问题，所带来的损害都是无法估量的，直接威胁着电力系统的安全稳定运行，甚至会对整个电力系统的供电安全带来影响，面对多方面、随机性强、难以预测的过电压现象，水电站十分有必要加大电气过电压保护技术的研究，重视过电压的防护设计，采用科学、有效和精确的过电压保护技术将过电压的危害降至最低程度，这样才能有效保障水电站各项工作的顺利开展，对于保障水电站电力系统的安全稳定运行有着很大的积极作用。

一、水电站电气过电压种类与产生原因

水电站电气过电压现象在实际工作过程中会直接损坏电气化设备，导致电气化设备发生一系列的故障，原有功能不能得到有效发挥，分析水电站电气过电压种类与产生原因，是有效应用电气过电压保护技术的必要条件。通常情况下，水电站电气化设备工作中的过电压总体上可以分为外过电压和内过电压，具体又细分为大气过电压、工频过电压、操作过电压和谐振过电压四种。其一，大气过电压。一般而言，导致大气过电压的因素是大自然的雷击现象，由于雷击的瞬间可以达到一万伏的巨大过电压，一旦供电线路或者电气化设备线路遭到雷击后，电流源作用过程和云放电过程大致相当，因此从电源的性质方面来看，一定会产生过电压现象，大气过电压有着显著的特点，如冲击力大、破坏性强和持续时间短等等，而且过电量与雷击的强度呈现出正比的关系，与电气化设备的等级并无太大关系;其二，工频过电压。实质上，导致工频过电压的主要原因是线路空载时的荣升效应，并且工频过电压有着倍数较低、持续时间久和安全威胁大的显著特点，绝缘电气设备受工频过电压的影响较小，通常情况下在相应线路上安装并联电抗亦或是设置导体避雷线就能够显著降低工频过电压发生的可能性;其三，操作过电压。所谓操作过电压，即是由于操作人员操作不当导致的故障，也有可能是电气化设备自身出现了故障或者工作者进行了断路器操作，这些原因都有可能导致操作过电压的现象产生，操作过电压还分为弧光接地过电压、空载变压器过电压、切除空载线路过电压和空载线路重合闸过电压等形式;其四，谐振过电压。在水电站电力系统产生故障时，电感元件和电容元件就很有可能发生振荡回路的现象，最终引发谐振而出现谐振过电压的现象，谐振过电压是过电压现象中较为严重的一种，不仅仅会对电气化设备产生破坏性、并对低、中压电网的运行带来极为恶劣的影响，甚至还会烧坏设备、在很大程度上降低了设备的绝缘性。

二、水电站电气过电压保护技术的实践应用

（一）做好防雷保护工作

在雷电过电压中，侵入波是最为严重的因素之一，会大大降低电气化设备的使用寿命，威胁着电气化设备运行的安全稳定性，只要水电站电路系统遭到了侵入波的破坏，那么电气化设备就会直接遭到损坏，甚至导致电路系统处于瘫痪的状态。因此，在面对着这种情况，水电站有必要采取多种途径做好防雷保护工作，尽可能地减少侵入波对于电气设备的损害和影响，如可以采用加装电路进线保护设施，增强电气化设备的过电压承受能力，同时还可以采用阀型避雷器，提高水电站电气化设备运行的稳定性与安全性，保障相关工作人员的人生安全。此外，水电站技术人员也可以利用氧化锌避雷器，这是一种新型的电气过电压保护技术，能够有效地避免大气过电压，在发生大气过电压时，由于电压的作用，氧化锌避雷器的电阻会得到大大降低，为电流通过营造良好的条件，这样便可以及时地泄放出电气设备中残留的电压，在电压恢复到正常值之后，氧化锌避雷器的电阻也会回到原来的状态，表现出绝缘的特点，有效保护电气化设备不被过电压所损坏，再加上氧化锌避雷器有着电压流通量大和残余电压少的特征，而且制造工艺极其简单，有着很大的应用前景和推广价值。

（二）放电间隙保护技术

放电间隙保护技术也是电气过电压保护技术的一种，在水电站过电压保护中得到了广泛应用，通常在防雷保护装置中得到使用。一般而言，防雷保护装置中有两个电极，其中一个直接连接着接地设施，另一个则是通过带电导线与绝缘子连接，在具体的工作实践中，需要确保这两个电极保持一定的距离，这样才能发挥出过电压保护的作用。实质上，放电间隙保护设施的装置构成并不复杂，有着很好的保护作用，不仅仅在水电站领域得到了广泛应用，而且还被广泛应用于各种电气化设备中，再加上放电间隙保护设施有着后期维护便利性强、种类丰富的显著特点，是水电站电气过电压保护技术的重要组成部分，其中棒型、球型和角型是最为常见的类型，棒型放电间隙保护设施的伏秒特性最为陡峭，但是在与水电站相关电气化装置进行绝缘性配合时，其配合程度不佳，但是球型放电间隙保护设施的伏秒特性比较平缓，电气过电压保护技术的性能最好，但是在实际使用的过程中有可能发生端头烧伤的状况，在一定程度上降低了电气过电压保护的效果。

（三）励磁变压器过电压保护技术

励磁变压器是水电站电气过电压保护技术的核心组成部分，也是目前应用最为广泛、效果较好的一种过电压保护技术。针对水电站电气过电压保护而言，采用无间隙避雷器是励磁变压器的最好方式，但是在实际运用的过程中，需要意识到以下两种方式：首先，在正常的状态下，氧化锌电阻实施连续动作亦或是导通动作都有可能促使非线性电阻老化现象的产生，最终出现短路的问题，所以在具体操作的过程中不能有上述两个动作。与此同时，非线性电阻的方式不可以在100Hz连续过电压吸收中应用，针对过电压现象，一般采取氧化锌电阻保护与吸收的方式，为了促使这一过电压保护技术得到有效应用和发展，国家相关部门曾颁布了相关规定来保护励磁变压器的有效运转，但是在实际的过电压保护中，由于一般的避雷器绝缘性不好，不利于产生较好的过电效果，在励磁变压器中不能得到应用。从整体上而言，对于水电站电气化设备，阻容器能够用于对100Hz过电压来制约，在阻容不老化、电阻能正常散热的情况下，就可以很好地吸收过电压。

三、结论

总而言之，电气设备是水电站电力系统的重要组成部分，其稳定性与安全性直接决定着电力网络的运行状况，如何降低和消除过电压带来的损害关系着水电站的发展成效。因此，作为新时代的水电站技术工作者要发现水电站电气过电压种类与产生原因，并采取先进的过电压保护技术保障电气化设备不受到损害，这样才能确保水电站运行的安全性与稳定性，为社会经济发展提供更加稳定的电力能源支持。

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