电气一次设备过电压保护问题探讨

电气一次设备过电压保护问题探讨

赵禹铭

大连泰山热电有限公司 辽宁 大连  116000

摘要：电气一次设备是电网系统的重要组成部分，为了防止电气一次设备过电压所带来的危害，必须对电气一次设备进行过电压保护设计。在进行设计时，需要综合考虑外过电压和内过电压的保护，从输电线路、出线设备、出口断路器、发电机中性点等多个方面进行综合设计，为电力系统的安全、平稳运行提供可靠的保障。

关键词：电气一次设备；过电压保护；问题探讨

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措施的研究意义

2.1 内过电压的影响

过电压对于电气系统的稳定运行来说是一个不小的威胁，特别是对一次设备的损害最为严重，严重的甚至会对供电系统造成损害，威胁用电安全。过电压中的内过电压最容易引起电气设备的故障，针对内过电压如果没有及时的进行故障排除，后期严重的可能会影响电网系统的供电中断，严重影响人们的正常生活，给供电企业造成更大的损失，所以定期的组织技术人员检查电气设备，以及及时的维修设备和更新升级电气设备，对企业的持续发展来说，是最为重要的一环。

2.2 外过电压的影响

按照过电压的形成及性质，人们把出现的过电压分为两类，内过电压以及外部电压两种过电形式。外过电压中最常见的类型为雷击过电压，例如，雷电的雷击对设备的损害程度较大。严重的会引起大面积停电、电气设备的损坏、烧毁、爆炸问题，无论是对个人发展还是企业来说，都会造成不小的打击。针对外过电压需要强化出线保护，在设备外部安装多种防雷装置，安装专用于针对变电系统的避雷器等。

2.3 研究电气一次设备过电压保护的意义

为确保电力系统持续的能源供应及安全性，电力企业需针对电气一次设备过电压的问题，应该科学的采用专业的对应措施，来有效避免过电压安全事故，电力系统供电不稳定等情况的出现。电气一次设备产生的过电压，会严重影响供电系统的运行，轻度可能会导致设备损坏，严重的可能会造成区域断电情况的发生，严重影响人们的正常生活。加强对过电压的研究，并合理科学的提出保护措施，以此来保护供电系统的稳定安全运行，已是供电企业的当务之急。

3 外过电压和内过电压的危害

3.1 外过电压和内过电压

根据过电压成因的不同，可以将过电压分为外过电压和内过电压两类。其中，外过电压主要是由于雷击引起的，所以又被称为雷击过电压。根据雷击形式的不同，雷击过电压也可以分为不同的类型，比如直击雷过电压、感应雷过电压以及雷电波过电压等等。直击雷过电压是指雷电直接击中电气一次设备，击穿绝缘层，通常其危害性比较大。而感应雷过电压是指雷电没有直接击中电气设备，而是击中了电气设备附近地面或者树木等，在放电的过程中引起了周边电磁场的变化，也能对电气设备形成危害。内过电压是指由电力系统自身的故障而引起的过电压，根据具体情况可以分为暂态过电压、操作过电压以及谐振过电压等几种类型。其中，由断路器故障导致的过电压叫暂态过电压，比较普遍的有空载长线电容效应、不对称短路接地以及甩负荷过电压等。

3.2 过电压的危害

无论是哪一种形式的过电压，都能够引起电器一次设备的极大损害，严重的甚至危及到整个电网系统的正常运行，影响到供电的安全性能和供电质量。内过电压会带来电气设备的故障，导致电器设备不能有效地发挥其功能，需要进行更换才能保证电网系统的安全、平稳运用，这就使电企业的经济效益受到了一定程度的影响。而且严重的内过电压还可能导致电网系统断电，影响到了用电客户的正常生产和生活，造成不可估量的损失。为了进行过电压保护，对电器一次设备的绝缘度提出了很高的要求，又会增加电力企业对于电网建设的投资。

4 过电压的防护措施

4.1 采用避雷器

避雷器用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害，并限制续流时间，也常限制续流幅值的一种电器，有时也称为过电压保护器、过电压限制器。在系统正常工作电压下，呈现高电阻性，仅有微安级电流通过。在过电压大电流作用下，呈现低电阻，将过电压释放到大地，从而限制了避雷器两端的残压。避雷器通常连接在线缆和大地之间，与被保护设备并联。避雷器类型主要有管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等。保护间隙一般用于配电系统、线路和变电所进线段，主要用于降低雷电侵入过电压，保护站内设备。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护，用于降低大气过电压和操作过电压的危害。在超高压系统中可以用来限制内部过电压，或作内部过电压的后备保护。

4.2 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。

5 结束语

综上所述，通过论述电气一次设备过电压保护措施的研究，再结合电气一次设备过电压保护措施的研究意义，以过电压的防护策略做为出发点，分别讲述了设备内过电压的保护策略以及设备外过电压保护策略，并给出了一些合理化的建议，基于此，通过强化外部出线设备的保护，以及在外部设备安装防雷保护装置，降低被雷击后发生电气设备事故的概率，利用好断路器的断电性能，以此来做好主变压器过电保护，从而降低电气一次设备过电压事故的发生概率，以此来保障供电系统的稳定运行，为人民创造美好生活。

参考文献：

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