试论水电厂电气一次设备过电压保护措施

高喜笙

摘要：电力系统的正常工作需要稳定的电压值，由于特殊情况下造成的电压异常升高会产生电磁波动，超过了电力系统所能承受的电压极限，从而对电力设备产生破坏。虽然在电气设备的正常使用过程中，难免受到工作电压天长日久的侵蚀，但是这种过电压的情况是电气设备受损的重要原因。鉴于此，本文主要分析探讨了水电厂电气一次设备过电压保护措施，以供参阅。

关键词：水电厂;电气;一次设备;过电压;保护措施

引言

随着我国经济的不断发展，工农业生产不断加快，导致了国民用电量的不断激增，加之我国交通、水利、电力等基础设施的建设工作的不断推进，致使水电厂生产压力不断增大。由此可能引发一系列问题：降低电气设备的使用寿命，引发大面积的突然断电，对水电厂工作人员生命财产安全造成重大威胁，严重影响市民正常的生产生活。为此本文通过对水电厂过电压问题进行分析，对水电厂过电压及其相应保护措施进行了详细探究与讨论，为以后进一步研究水电厂过电压问题提供了一定理论支持。

1过电压简介

过电压是指在超过正常运行电压，该电压可以使电力系统的保护设备或者绝缘设备失去保护或者绝缘的作用。过电压可分为内部过电压和雷电（外部）过电压两部分。空载线路可分为闸过电压、分闸过电压及空载线路合闸过电压等，较为常见的有电弧接地过电压。持续时间很长的谐振现象在系统电感、电容参数配合不当的情况下及电压升高，统称为谐振过电压，较为常见的包括参数谐振过电压、铁磁谐振过电压及有线性谐振过电压。水电厂电磁一次设备损坏或者因为停电的呢干部可避免的因素，均会引起过电压发生。因此做好电气一次设备的过电压保护措施就显得尤为重要。

2水电厂电气一次设备的过电压保护措施

2.1勵磁变压器

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。

2.2设备内部过电压保护措施

（1）防止负荷突变过电压在实际操作过程中，突发事故很容易导致电压突然升高，从而引起电气设备过电压，因此，做好突发事故的预备处理方案非常关键。首先应该在电机侧装设励磁系统，以控制电枢反应;同时，还要运用限制空载线路来科学有效的控制长线路电容效应。两种方法协同作用，可以有效减小或避免突发事故带来的负面影响。（2）防止负荷突变过电压在实际操作过程中，由于部分电气设备老化或其他因素，接地故障也很常见。在水电厂的电力系统中，尤其以单相接地为主要形式的接地故障最容易引发事故，所以一般水电厂会根据实际情况，通过数据计算，并参考单相接地时的正常相过电压值，设定合适的避雷设备灭弧电压。通常情况下，水电站会以单相接地时，避雷器的直接接地的相电压应该是正常电压的0.8倍，这样可以保证避雷针在低于正常电压下工作，有效提高避雷针和其他电气设备的使用寿命。

2.3放电间隙

对于间隙的保护，通常是采用简单的防雷装置进行保护，这种保护装置一般是由2个金属电极组合而成，一头连接带电导线并固定于绝缘子上，另一头穿过辅助间隙连接至接地装置，2个电极之间具有一定的间隙距离。这种保护装置的构造非常简单，维护起来没有一点难度，唯一的缺点是很难进行自行灭弧。保护装置的间歇结构有三种：棒形、球形、角形。三种形状的结构各有各的优点和缺点。棒形具有非常陡的伏秒特性，很难与设备的绝缘要求达成完美的配合;球形虽然伏秒特性比其他二者都要平坦的多，保护性能也不差，但是就端头易发生烧伤这一缺点上，与棒形一样的明显，一旦发生烧伤后，电极之间的间歇距离就会扩大，从而影响动作准确性。相对这两种形状的保护装置，角形综合了二者的优点同时有没有二者的明显缺点，近年来于过电压防护领域中有了比较广泛的应用。

2.4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。

2.5发电机出口断路器与厂用电开关

瑞士ABB生产的HE3C型发电机出口断路器是揭阳横江水电厂的发电机出口断路器采用的断路器。在发电机两段并联电容器是为了降低断路器操作过电压，同时增加断路器灭弧能力。这个断路器采用了大容量高压限流熔断器组合起来保护厂内的变压器高压侧，然后根据高能氧化锌电阻的特点来控制设备产生的弧压，也可以迅速的将产生的弧灭掉。从而达到过电压小于.25倍额定相电压;弧压将电流迫人氧化锌电阻中极快衰减;同时保护设备的绝缘安全的效果。厂用10kv开关里面安装了一个避雷针，也是氧化锌的材质，这是ABB公司所开发的真空断路器所带来的一个设备。可以说厂用低压配电母线配有浪涌保护器，开关本体即有过电压保护装置，这样就可以有效的防止母线被雷击或者是一瞬间产生的过电压给设备带来损坏。

结束语

总而言之，水电站中电器一次设备的性能平稳与否直接关系到水电厂的正常运行，过电压造成的电网不稳定，轻则烧毁电气设备，重则造成大规模停电，会为水电厂带来巨大的经济损失。针对复杂多样的过电压类型，需要采取合适的措施进行保护。只有为电气一次设备提供平稳的工作电压，才能尽可能少的损耗其寿命，从而保证电气设备的长期运行。

参考文献：

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[3]苏瑞林.试论水电厂电气一次设备过电压保护措施[J].无线互联科技.2015（10）：133-134