試述電力過電壓的裝置及防護方法

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1暫態(tài)過電壓的類型

1.1負載突變形成的過電壓

在另一種情況下也會形成過電壓，即當電力系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)臨時性故障時，這時需要將一些較大負荷的供電停止，這樣也會導致電壓的升高，產(chǎn)生內(nèi)部過電壓的情況發(fā)生。

（1）發(fā)電機在正常運行過程中，其磁鏈是不會發(fā)生突變的，所以其會一直保持足夠的輸送功率，而其暫電動勢則是不變的，這樣則會出現(xiàn)相對電壓升高的情況。

（2）發(fā)動機在運行時其制動系統(tǒng)及調(diào)速器本身所固有的慣性會使其保持一定的轉(zhuǎn)速，而當發(fā)生甩負荷時轉(zhuǎn)速則會增加，從而使電動機的電動勢及頻率增加。

（3）一旦甩負荷發(fā)生在輸電線路長線的末端時，這時末端的電容效應則會使電壓升高，從而產(chǎn)生過電壓的現(xiàn)象發(fā)生。針對于以上情況導致的過電壓，可以在實際操作中采用并聯(lián)電抗器、控制空載線路投切及限制長線路電容效應、在電機側(cè)應加裝快速消勵磁系統(tǒng)等措施來減少或是避免過電壓的發(fā)生。

1.2諧振過電壓

系統(tǒng)發(fā)生諧振的根本原因為電感、電容元件共同組成的回路在工頻或某一頻率下發(fā)生了共振。可將其分為非線性諧振和線性諧振兩種，線性諧振雖然過電壓值很高，但諧振的條件范圍較窄，即只有在非全相操作或系統(tǒng)故障時才會出現(xiàn)，如當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障且其正序、零序阻抗?jié)M足時才會發(fā)生線性諧振。而非線性諧振是由系統(tǒng)中變壓器或互感器等鐵磁元件引發(fā)的，且隨著外部電壓的變化而改變，若回路中存在電纜、串聯(lián)補償電容器等元件且滿足ωL＞1/ωC時才會導致電壓升高從而發(fā)生鐵磁諧振，且鐵磁諧振后會發(fā)生電流反向，容易引發(fā)電機反轉(zhuǎn)的事故。系統(tǒng)發(fā)生諧振過電壓所持續(xù)的時間是與其回路本身特性有關的，有可能僅持續(xù)一段時間亦或是穩(wěn)定的，此時諧振過電壓對系統(tǒng)的影響不大，但若其持續(xù)時間較長則可能引發(fā)系統(tǒng)一系列的諧振操作，因此必須采取一定的措施破壞諧振條件，如增加電阻、減小電抗或采用消諧器等。

2暫態(tài)過電壓防護措施

2.1間歇性電弧接地過電壓

間歇性電弧接地過電壓通常發(fā)生在中性點不接地的系統(tǒng)中，由于該類系統(tǒng)具有即使發(fā)生單相接地也能繼續(xù)工作兩小時的特性，因此其中的電弧可能多次發(fā)生充入，使線路上的負荷發(fā)生多次的重新分配，導致中性點電壓升高，最終發(fā)生過電壓。雖然此種過電壓的幅值較小，僅為額定電壓的3.5倍，但由于其持續(xù)的時間較長且范圍較大，將對弱絕緣的設備造成嚴重影響，應采取一定的措施加以避免。若電網(wǎng)的中性點接入的是消弧線圈，則此時電感電流補償了中性點的電容電流，減小了重燃的次數(shù)及過電發(fā)生的概率。

2.2切小電感性電流電壓

系統(tǒng)中的空載電動機及變壓器即為小電感性負荷，由于斷路器通常按照大電流條件設計滅弧能力，因此其切斷小電流時容易引發(fā)電感和電容形成振蕩，此時的對地雜散電容較小，會導致幅值極高的過電壓的出現(xiàn)。由于產(chǎn)生此類過電壓的電流較小，因此常用避雷器進行防治。

2.3開斷電容性電流過電壓

電容器所產(chǎn)生的電容性電流，所產(chǎn)生的位置多發(fā)生在電纜和空載線路上，這主要是由于斷路在開民過程中所引起的重燃現(xiàn)象所引起的系統(tǒng)振蕩，從而引發(fā)過電壓。所以當發(fā)生這種過電壓時，需要針對于控制斷口電壓上升的幅度來進行，可以在斷路器的斷口處來進行并聯(lián)電阻，從而起到阻止過電壓的產(chǎn)生。

3合空載長線過電壓

在電力系統(tǒng)運行時，對空載線路進行關合操作是比較常進行的，特別是對于超高壓系統(tǒng)，在進行重合閘操作時所產(chǎn)生過電壓，對系統(tǒng)所造成的威脅是十分嚴重的，這也是對電網(wǎng)絕緣水平進行衡量的一個關鍵因素。當進行重合閘操作時，當線路有殘壓時，這時殘壓會與電源電壓相互疊加而加速振蕩的程度，這是過電壓則會達到額定電壓的三位。針對此種情況可采用如下措施加以限制：采用帶合閘電阻的斷路器進行合閘操作；及時消除線路的殘余電壓；采用專門的裝置加以判斷，在斷路器的兩相電壓最低時完成選相合閘操作；使用磁吹型的金屬氧化物避雷器作為專門的后備保護。

4結(jié)束語

一旦電力系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生過電壓，則對電氣設備的正常運行將會造成嚴重的影響，嚴重時可能導致各種事故的發(fā)生，造成嚴重的經(jīng)濟損失，在電力系統(tǒng)運行時，并不是所有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的操作電壓都是相同的，所以在實際操作中應該根據(jù)電壓等級的不同，來對內(nèi)部所產(chǎn)生的過電壓進行有效的分析，加以區(qū)別，應針對內(nèi)部的過電壓所產(chǎn)生的原因進行有效的防范和治理，從而保證電力系統(tǒng)的安全運行。

作者：范秀麗單位：青海省電力公司檢修公司