电气一次设备过电压保护的研究

霍思潼

中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 吉林省长春市 130000

摘要：人们生活质量水平不断进步的同时，对电力有着越来越高的需求，在电力运行系统中，电气一次设备只是其中一小部分，但是电气一次设备出现问题时，对整个电力系统的危害确却是很大的，严重时还可能危害到生命安全，所以对电气一次设备的保护是非常重要的，要想保护好就需要让专门人员做好设计工作，检察人员提高警惕，只有这样才能减少发生事故的可能。

关键词：电气；一次设备；过电压保护；危害问题；方案分析

引言

电气系统一次设备运维过程中的过电压问题，通常是由于设备的电压值出现大幅度波动，超出技术规定电压最高值，引发一系列运维、安全问题的异常现象。现阶段，对电气设备过电压的保护与控制作为电磁扰动管理的重要内容，主要技术应用范围包括：出线设备、主变电设备以及设备内部过电压等，需要相关技术人员在系统设计阶段，对电气设备额定电压、绝缘能力等技术参数进行准确设定，规范系统装设流程，避免设备受到过电压损害的可能性。

1过电压概述

过电压即为电气系统正常工作的电压超过了自身的承压极限，当出现此现象时，就会对电气设备造成不同程度的损伤，基于大部分情况来说，此类现象往往不会出现太大程度的超出，所以对电气设备造成的损伤程度较小，需要经过一段时间的发展才会明显表现出来，而对此程度的损伤进行防护也相对简单，只需要通过正常维护工作即可避免此影响。但在少部分情况下，其超出承压的电压值较高，容易对设备造成毁灭性的损坏，并且可能威胁到周边工作人员的安全，所以需要对此进行重视。理论上过电压被分为外部、内部两个部分，外部的过电压多数是因为自然因素的干扰而产生，例如自然雷电等等，此类现象相对少见，而内部的过电压即为电气系统内部能量的一种变化，常出现例如谐振过电压、操作过电压、工频过电压的现象，其中谐振过电压的危害最高，很容易对电气设备造成毁灭性的损害；操作过电压现象出现相对较少，其原因在于操作上的失误，出现后的持续时间压相对短暂，危害程度较为不稳定；工频过电压则属于电容效应等原因变化而产生的过电压现象，在危害程度上较小，但也不容忽视。

2电气一次设备过电压保护的研究

2.1设备外部过电压保护

导致电气一次设备产生外部过电压现象的最主要因素为遭受雷击等极端自然因素的影响，对此，为防范和降低设备外部过电压的发生，可采取以下保护措施：（1）强化出线设备保护，设备管理人员可采用架空方式架设出线设备，也即采用塔杆接地方式对出线设备进行架设，这样不仅能有效降低雷电直接击中出线设备线路中绝缘子闪络的次数和降低雷电击中出线设备线路的概率，从而能有效保护出线设备线路行程，同时有效降低电气一次设备跳闸的概率，从而能有效预防和降低设备过电压现象的发生。（2）在设备外部装设多种防雷保护装置，为降低雷击对电气一次设备运行造成的不良影响和降低其外部过电压现象发生率，设备管理人员还需在电气一次设备外部装设多种防雷保护装置，如GIS设备、防雷接地、电容器组等，利用这些防雷保护装置可对电气一次设备进行集中保护，从而能有效防范其因雷击而发生过电压危害。（3）针对变电系统的避雷器，25项应对措施要求每年在雷雨季节前后各进行一次避雷器的带电交流试验，每3年对避雷器进行一次停电直流试验。每年要对厂房等建筑防雷设施进行检测，每年要对全厂的接地网做引上线接地导通等，这些规范都是要严格执行的。

2.2提高断路器的性能，并合理使用

断路器的灭弧性能越好，特别是切断小电流的能力越高，在切断容性负载时，可以减少甚至消除电弧重燃的可能性，从而降低或基本消除过电压；在切除感性负载时，由于截断电流是产生过电压的主要原因，所以不能采用灭弧能力强的断路器，适合采用带并联电阻的开关。带并联电阻的开关分闸时，主触头先分开，辅助触头经约1~2个工频周波再分开，在这1~2个工频周波内，负载经电阻向电源释放电能量；合闸时，辅助触头先合，主触头经约1~2个工频周波再合上，在这1~2个工频周波内，电源经电阻小电流向负载充电，从而避免了产生过电压。接入合闸电阻是限制操作过电压最为有效的方法，但是目前合闸电阻成本较高且产品成熟度不高，质量参差不齐，在实际工程中使用应严把设备质量关。在操作容性较大的设备时，可采用具有相控开关技术（也称同步开关技术）的开关。当控制单元接收到动作指令时，选择一相电压或电流最近的过零点作为时间起点，间隔设定的延时发出控制指令，使三相主触头分别在三相电压的过零点附近顺序合闸，使三相主触头分别在三相电流的过零点附近顺序分闸，基本上可消除容性负载的浪涌电流和感性负载的感应电压。另外，在电压过零点时操作投入电容器组，也可降低冲击电流，电流峰值甚至降低到额定电流的一半以下，设备损伤较小。如果断路器的灭弧性能的高低和避雷器的类型做到合理配合使用，则防止产生过电压的效果更好。

2.3电气系统装设的过电压保护对策

发电厂供电系统装设形式的不同，采用的过电压保护技术手段也存在差异。如，电气设备定额电压为500kV时，可以选择两端并联的系统装设形式，出线平台可以利用GIS母线装置，加强对联合抗电气的控制，因为变压器和带电感应器存在电压上互相制约的关系，可以有效保证母线进行正常的生产操作。与此同时，应注意天气情况的变化，对不通过天气环境下电气系统的保护技术进行科学选择、应用，在设计过程中，应结合实验数据，对电气参数进行确定，然后选择特定性能的避雷装置，确保设备过电压超出避雷装置过电压水平。

2.4出线过电压保护

针对出线一次设备进行保护，应当采用GIS、AIS两种配电装置来实现，一般来说GIS装置主要用于2000m以上的架空线路，其安装时必须在出线连接处安装避雷器，但要注意避雷器不可安装在母线上。而AIS装置则主要用于35~220kV的进线段，此装置的安装同样需要避雷器的配合，一般情况下安装要求与GIS相同避免安装在母线上，但基于现况在部分特殊情况下可以安装在母线上。此外AIS装置的安装需要严格注意接地端与电缆金属表面接触，以防出现安全事故。

结语

总而言之，在电力系统运行过程中电气一次设备的安全影响着整个系统的稳定性，所以相关人员要加大设备保护力度，同时对内过电压与外过电压进行保护，但是内过电压产生的影响比较大，并且造成这种现象的原因也比较多，需要相关部门竭力配合，共同保护，在进行保护设计时，要根据设备保护原则进行，不能违背相关原则，否则可能会出现安全问题，还有要根据注意事项进行相关的设备保护，总而言之要用科学有效的方法来进行电气一次设备过电压保护，这样不仅能够使电力系统恢复正常，还能够提高电气设备的使用寿命，使得电力系统部门的资金消耗减少了，供电质量也提高了，所以对电气设备的过电压保护要积极进行，有利于国家电力的发展。

参考文献

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