电气一次设备过电压保护措施研究

张士博

摘要：过电压主要是指超过电力系统正常承载幅度的电压，幅度较小的电压对电气设备的危害程度也比较小，在后期的维护检修工作中可以做适当的调整，但是一旦有电压超过正常幅度形成大幅度的电压就容易对电气设备产生危害，甚至损毁电力设备引起大规模的断电现象，因此，这种情况要引起我们的格外重视。

关键词：电气;一次设备;过电压;保护措施

引言

电力系统在正常工作的过程中，一般都需要一个稳定的电压，但是在特殊的情况下，由于电压的异常升高，往往会产生电磁波，有时会超过电力系统能够承受的电压极限，就会对电力系统的电气设备造成破坏，为了有效保证电气设备的安全稳定，在对电气设备进行设计时，都需要进行过压保护设计，以保证出现过压的情况不会对电气造成破坏，影响设备正确的工作。

一、过电压概念与对电气一次设备的影响

（一）过电压概念

所谓过电压指的是在电压超过正常电压后再次上升，电力控制系统就会通过计算机监控及保护装置等设备，采取一定措施跳闸断电，避免电气设备受到损害。过电压可以不同分为两种（根据电压升高的地方和方式）：内部过电压和外部过电压。所谓内部过电压，即由工厂电气设备自身所产生的内部能量;所谓外部过电压，是由雷云放电引起的过电压。而内部电压又可以分为操作过电压和谐振过电压，其中操作过电压是因操作原因引起的，发生概率小，时间也很短暂。虽然电气设备在发生过电压现象后，电力系统通过保护装置会跳闸断电，但是如果长期的产生过电压，则可能影响电气设备寿命，更会造成大面积突然停电，给日常生活用电和生产供电造成很大的影响。因此，对电气一次设备过电压保护工作非常有必要。

（二）过电压对电气一次设备的影响

电气设备在正常的运行过程中，要求工作电压在稳定的状态下运行，一般情况下，电气一次设备主要运用发电、配电与传输中，如果出现过电压的情况，就会造成整个设备破坏的情况，对于不受电气设备，由于受到自身耐压等级的影响，在外部过电压影响的情况下，主要受制于雷击强度的影响，如果要求改变雷击的影响程度，需要加强对电气设备抗雷击程度即可而内部电压的处理往往是比较麻烦的，例如谐振过电压主要来自电网不稳定的情况，它对电气设备是十分巨大的，在后期的维护工作中也是非常困难的，而对于这种过电压的预防，主要是在设备设计的初期进行预估分析，而工频过电压对电气设备的破坏主要产生与超高压状态与远距离电力传输的过程中出现的情况，在不同的内部过电压情况，需要采用不同的方式进行分析与处理。

二、电气一次设备过电压保护设计所应遵循的原则

无论是外部过电压还是内部过电压都会对电气设备造成一定程度的危害，严重影响电网系统的正常运行，因此，在电气一次设备过电压保护设计的过程中应当遵循以下原则：

首先，电气一次设备在进行保护设计时要考虑多方面的因素，充分考慮外过电压和内过电压的保护问题，使电气设备的绝缘不仅能够承受正常电压值还要能承受一定范围内的过电压，防止电气设备的遭受损害，以保证电力系统的安全正常运转。

其次，协调防过电压设备与电压水平之间的各项技术参数，使各项技术参数得到有效配合，例如防过电压设备中的避雷器等装置的保护水平要不高于电气设备的过电压水平，从而确保电压设备的正常使用，同时延长电力设备的使用寿命。

最后，对于外送线路的下频过电压要给予一定的重视，由于下频过电压是由一定的电容效应或者是电网运行的而变化而产生的，会直接影响出线避冒器的额定电压同时也决定了维护电力系统正常运行的电气设备的绝缘水平以及出线断路器的电阻热通量，针对这种情况，要通过科学的计算与分析来降低下频过电压带来的危害。此外，在设计过程中，谐振过电压也需要争取处理各项参数的组合，从而保证电力系统的稳定运行。

三、电气一次设备过电压保护措施

（一）励磁变压器

由于外部过电压的产生存在一定的特殊性，在过电压保护器上使用无间隙避雷针来解决雷击产生的过电压，在使用励磁变压器时需要结合电气一次设备的特殊性，需要综合分析如下的问题：第一，为了避免电气设备出现短路的情况，需要考虑电气设备氧化锌的电阻特性，以采取有效的措施，例如电气设备的非线性电阻老化容易导致设备短路的情况，而且电气设备的最高吸收限度不能超过100NHz的连续电压，采用励磁变压器需要能够解决这类问题;第二，一般的避雷器由于绝缘程度较低，抗击穿能力较差，而且励磁变压器的保护效果不是十分强，如果产生过电压的情况，就容易损失励磁变压器，这样就需能够动态的调整励磁变压器的参数，做到对励磁变压器的过电压保护，同时因为在进行过电压保护时还容易出现参数随着电气设备的二次电压变化而发生变化。

（二）出线设备的过电压防护

由于环境因素的影响，电气设备暴露在外部环境下很容易受到雷击的影响，造成跳闸或者断电的现象，为了应对这种情况的产生，可以采取拉长线空地架高的方式进行预防，另外为了降低雷击对出线设备的危害可以在出线设备上安装避雷针，有效防止内部系统电压过大导致的设备损坏情况，为电力设备的正常运转提供有效地保障。除此之外，还可以利用高电压、高质量的电气设备来防止过电压的危害，例如在电缆连接的户外部分采用金属保护套，利用氧化锌的电阻进行接地设计，在户内终端部分直接与接地箱连接实现接地，从而能有效的保护电力设备的安全稳定运行。

（三）电压保护

针对电压的保护方面可以采用SSP系列变压器当做主变压器，SSP系列的高压绕组和低压绕组的有效值都在安全范围之内，拥有良好的冲击和绝缘水平。变压器的结构采用的都是特殊结构，具有高磁导率，通过交叉换位而来的复杂纠结式电阻能够保证电力设备的过电压在额定电压的两倍以内。主变高压侧采用的是中性点直接接地的方式，同时设置避雷针等保护装置可以有效的避免主变低压侧设备遭受雷击。这种保护方式不仅经济实惠还能保证电气设备的安全与稳定，可谓一举两得。

（四）放电间隙

为了保证电气一次设备的安全，可以采用一些简单的保护装置来保护电气设备，采用放电间隙就是一种简单的防雷装置，它的优点构造比较简单，而且便于维护，在电气设备保护中使用比较方便，它的缺点是不能够自动消灭电弧。通常情况下，放电间隙主要采用棒形、球形和角形三种结构的保护方式，棒形由于极陡的伏秒特性，稳定性能较差，难以与设备绝缘进行无缝的配合，一般不使用这种放电间隙;球形虽然保护性能和伏秒特性都处于中上等水平，在电气保护中有时能够使用到，但是它的端头容易发生烧伤，使得电气设备的间隙距离扩大，不能稳定的进行工作，导致电气设备的动作缺乏准确型，针对二者的优缺点，目前主要采用角行放电间隙，它能够有效避免上述二者的缺点，是目前在电气设备过电压保护中经常用电的一种保护装置。

结束语

总而言之，电气一次设备能够维护电网的稳定运行，为人们的生产生活中的电力供应提供保障，因此，采取相应的措施对电气设备进行电压保护已经成为电力行业发展的必然趋势，所以对电气一次设备的保护只有从励磁变压器、出线设备的过电压防护、电压保护以及出口断路器过电压保护等方面进行综合考虑才能保证电力系统安全运行，从而减少损耗增加经济效益和社会效益。

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