水电站电气过电压保护技术的研究分析

唐菲

四川小金川水电开发有限公司    四川省 阿坝州624200

摘  要：水电站作为重要的水利设施，在我国水资源的有效利用中发挥着举足轻重的地位。然而，在水电站运行过程中，电气过电压问题一直是一个不可忽视的隐患。电气过电压可能导致设备损坏，影响电力系统的稳定运行，甚至危及工作人员的生命安全。本文旨在深入探讨水电站电气过电压故障类型及产生原因，分析现有的保护方法与优缺点，以期为未来的技术改进和优化提供理论支持。

关键词：水电站  电气  过电压保护 

在水电站运行过程中，电器过压保护工作是重要的工作环节，能够为水电站安全平稳的运行提供强大的保障，而水电站的工作人员在开展该项工作时，应该了解电气过电压现象产生的原因，加深自身工作认识，构建外部内部防护体系，加强工作重视程度定期开展检修工作，防止由于线路故障所导致的经济效益降低不良现象，保证水电站各电气设备的正常运行。

一、水电站电气过电压故障类型及其原因

电气过电压是指电力系统中电压超过额定值的异常情况，可能对电力设备和系统产生严重的损害。在水电站中，电气过电压故障主要可以分为直接耦合型过电压、电感耦合型过电压和电容耦合型过电压。下面将逐步分析过电压故障产生的原因。

1.1直接耦合型过电压

直接耦合型过电压是指由于电力系统中的雷电击中导致的过电压现象。当雷电击中水电站或附近的高压输电线路时，雷电产生的高能量会经过上升沿传播到水电站的输电线路、开关设备和其他电气设备上，导致系统电压瞬间升高。这种过电压故障的产生与雷击的频率、雷电传播路径和电力系统的接地情况密切相关。

1.2电感耦合型过电压

电感耦合型过电压主要是由于电力系统中线路、变压器等感性元件在工作过程中产生的自感电动势引起的。当系统中的负载变化或突然断电时，由于电感元件具有自感电性质，其会产生电动势的变化，引起系统中的电压振荡，导致过电压故障，与此同时，当电感元件、电容元件以及线路组成的谐振回路固有频率与外界电磁场频率相近或相等时，就会发生谐振回路效应，这种效应会使得电感元件上的电压快速升高，使得电力系统受到电气过电压的损害。

1.3电容耦合型过电压

电容耦合型过电压是由电力系统中的电容器与外界环境的电磁场相互作用引起的，电容器是一种能够储存电荷的装置，其与电力系统中的电感导线等元件进行连接，在特定条件下，外界电磁场的变化会使得电容器以上的电压突然增高，进而引发电压故障，再加上部分水电厂的电路系统存在由晶闸管变频器等非线性负载所引起的高频噪声信号，最终导致电容器上的电压发生突变，造成停电设备损坏乃至于火灾等严重后果。

二、水电站电气过电压保护技术应用优化策略

2.1优化站内环境，做好防雷保护工作

水电站作为重要的电力设施，面临着各种电力过电压故障的挑战，为了提高水电站电力设备和系统的安全性，水电站的工作人员首先应该优化站内环境，合理布置电气设备，避免设备之间的相互干扰和电磁耦合，通过合理的电气布线和隔离措施逐步减少电气设备之间的干扰，降低电气过电压的发生概率。其次，良好的接地系统是防止电气过电压的关键手段，应建立良好的接地系统，包括地网的铺设和接地电阻的合理设计等等，以此提高系统的抗干扰能力，有效降低由于电气过电压引起的设备损坏风险。

与此同时，受到成本的制约，部分水电站在开展电路系统的设计过程中并未考虑防雷措施的安装，这使得一旦遭遇雷雨天气，水电站的工作稳定性将会受到一定的危害，影响水电站的长远性发展，为了解决这一问题，水电站应该引入氧化锌避雷器作为过电压保护措施，利用好氧化锌避雷器所具备的快速响应，高耐受能力和可冲击性等优点，有效消除电压安全隐患，保护设备免受过电压的危害。除此之外，为了减少大气过电压所造成的安全问题，水电站的工作人员还应该认真的了解雷击现象产生的原因以及电压范围，认识到大气过电压的因素是大自然的雷击现象，雷击的瞬间可能造成一万伏巨大电压，因此应该在水电站的高层建筑物和设备上安装避雷针吸引和接收电流，将其引导到地下，减少电击对水电站电气系统和设备的直接影响，设立专门的巡查小组定期对现有的防电设备和接地系统进行维护和巡查，确保其工作正常，及时发现和修复潜在的问题，提高水电站的防雷能力，逐步健全如过电压保护器，放电线圈等过电压保护装置，使得这些设备能够实时的检测和处理过电压系统问题，取得预期的工作效果。

2.2明确应用目标，提升电压保护效率

在水电站的运行过程中，电机过电压是一个不可忽视的问题，过电压的出现往往会给水电站的设备带来严重的影响，甚至引发设备故障，而水电站的工作人员要想应用过电压保护技术解决实际问题，应该明确不同技术的应用标准，了解技术适配的应用场景，找出其存在的不足之处，有针对性的提出改进措施，例如某小型水电站在选择技术开展过电压保护的过程中，由于受到场地大小的限制，工作人员可以采用励磁变压器开展过电压保护，认识到励磁变压器的阻容器老化程度较小且应用成本降低，通过合理的仪器保护，能进一步延长水电站电力系统的使用寿命，从而取得一举多得的效果。

与此同时，水电站的工作人员要想进一步提升电压保护效率，还应该逐步加强设备的绝缘性能，显著降低过电压对设备的损害，如在对水电站的变压器设备采取检修的过程中，工作人员可以采用高耐压等级的绝缘材料，对变压器的外层进行包裹，维护生命安全，显著提升变压器的耐压能力，从而降低因过电压所导致的设备损坏风险，除此之外，水电站的工作人员还应该建立内部防护体系，将工作重点放在中控室、二次屏室、计算机室之上，通过电路系统的串联进一步优化水电厂厂房，水渠，坝区等部分电流传输效率的有效连接，形成等电位体，避免由于雷击风暴所导致的电位差，再为新入职的员工进行安全工作教育，提高他们对于过电压保护技术的认识和技能水平，更好的保障水电站稳定运行。

2.3健全问题机制，完善技术应用细节

在我国电力发展水平不断提高的背景之下，我国水电站电网技术的复杂性也在不断提升。因此，相关工作人员要想进一步优化过电压保护技术应该立足于实践工作场景，优化保护细节，了解水电站安全防护的不足之处，及时的做好防护措施或者技术处理，提前预防可能引发安全隐患的因素，达到提高水电站运行效率的目标。对此，相关工作人员应该健全问题机制，通过实时检测和数据分析及时发现过电压问题。例如：可以采用先进的光电传感器和监测设备对水电站的电气系统参数进行实时监控，一旦发现异常数据，便及时进行预警和处理。

与此同时，完善技术应用细节也是提升过电压保护效率的正常手段。在水电站的运行过程中，工作人员还应该注重对过电压保护装置的保养工作，确保其处于良好的工作状态，定期对电气设备进行耐压试验，检测其过电压防护能力是否达标。除此之外，加强技术研发和创新也是必不可少的，水电站应该与科研机构和企业进行合作，研发更为先进和有效的过电压保护技术，如在处理由于静电放电所导致的过电压现象时，水电站可以与科研机构进行合作，改良传统的放电间隙保护技术，使得放电间隙保护设备中的两个金属电极通过导线与绝缘子、接地系统相连，保护水电站电力系统的伏秒特性，进一步降低工作应用成本。改良传统技术应用过程中所出现的端头烧伤情况，促进过电压保护技术有效性的提升，为水电站设备正常运行提供有力支持。

三、结语

综上所述，水电站电气过电压保护技术的优化对于保障水电站的稳定运行至关重要，通过健全问题机制和完善技术应用细节，可以有效提升过电压保护效率，建立实时监测和预警系统及时发现并处理过电压问题是保障水电站安全运行的关键，相关工作人员应该加强技术研发和创新，研发新型过电压防护设备，提高设备的耐压等级和防护效果，为其他水电站的优化提供了有益的参考，不断提升水电站的运行效率和安全性，为我国水电事业的可持续发展作出贡献。

参考文献

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