水电厂电气一次设备过电压保护方法分析

  水电厂电气一次设备过电压保护方法分析  Summary：现代社会经济高速发展和科学技术的快速进步下，电力行业开始呈现多元化发展，不再仅仅依靠火力发电，而是逐渐融入了新能源发电技术，水力发电厂就是其中之一。在水电厂电力系统当中，普遍存在着设备过电压的问题，一旦发生过电压，就容易造成电器设备受到破坏而产生大面积停电。为此，水电厂要重视对电力设备不叠加的保护，本篇文章主要对水电厂电气一次设备过电压保护方法做出分析，首先介绍水电厂电气一次设备过电压概念，再阐述过电压故障类型和导致故障的原因，最后，针对水电厂电气一次设备或电压保护措施提出几点建议。Keys：水电厂；电气一次设备；过电压保护在水电厂运行过程当中，电气一次设备是其极为重要的组成部分，电气过电压保护技术是目前电力系统当中重要的环节之一，尤其在当前经济高速发展下，各行业对电力能源的需求急剧增长，这也为电力能源生产带来了巨大的压力，同时对电厂电气一次设备运行稳定性和可靠性也提出了新的要求。水力发电作为新能源发电技术之一，对电气一次设备进行过电压保护极为重视。为此，本文针对水电厂电气一次设备过电压保护的措施作出讨论，期望能够为水电厂电力能源生产和电气设备运行安全性水平提升提供一点参考。一、关于过电压水电厂电气一次设备过电压主要是指当电压超出合理范围标准，对电力设备维护体系绝缘性水平造成一定影响。一般来讲，过电压的情况主要包括以下几种类型：其一是属于内部过电压，而其二则是外部过电压。在目前水电厂电力体系运转过程当中，电弧接地是属于一种较为常见的过电压情况，其通常持续时间较长，而且会引发较为剧烈的振动，此时电容参数与电压值将会产生相应的变化，通常这种情况被称之为谐振过电压，且由于水电厂电气一次设备常常由于一些客观因素或环境因素导致发生损坏，最终结果就是引发电压疑问的产生，并引发更大的安全隐患，甚至造成人员伤亡，为电力企业造成严重的经济损失。二、水电厂电气一次设备过电压故障类型和原因分析   一般来讲，水电站电气一次设备发生过电压故障较为多发，主要的故障类型及其原因包括以下几个方面：首先，电感耦合型过电压。电感耦合型过电压所引发的故障基本原因在于外部电流作用下引发电磁感应效应，水电厂由于其外部环境中受到雷击，在雷击下输电线路会形成较大范围的电磁场，而电磁场与电器设备会形成电缆反应，从而使电气一次设备中形成电荷聚集情况，最终形成较大的电势差，由此引发波电压情况。电感耦合型过电压整体水平与外部电流变化率呈正相关关系，电流变化率越高，则电感效应所形成的电压越大，特别对于一些电气一次设备电感作用较为明显的位置，较低的外部电流变化率同样会造成很大的感应电压。其次，直接耦合型过电压。这种类型所引发的电压故障主要是由于过电压通过接地电阻而进入到水电厂电气一次设备系统，造成过电压故障问题，这一类型故障的过电压一般是与水电厂电气一次设备或构筑物直接接触，例如产生雷击，电流和电压整体水平的大小和外部电流水平与接地电阻大小有着直接的关系。直接耦合型过电压所产生的压力下，水电厂电气一次设备会形成与外部电流正相关波形与频率电压，进而对电气一次设备造成较为明显的过电压故障。最后，电容耦合型过电压。电容耦合型过电压是目前水电厂电气一次设备运行过程当中发生概率相对较低的过电压故障情况，然而在电容耦合效应相对较大的情况下，也会造成不小的影响，尤其在过电压作用下，电气一次设备当中电容效应部位会使得设备内部电荷聚集水平增强，其内部电位差也会出现进一步的提高，伴随着一定的放电现象下，最终会对低点位电气一次设备元器件形成电流冲击，从而引发设备损坏[1]。三、水电厂电气一次设备过电压保护措施建议（一）逐渐完善的内部防护体系首先，针对水电站内部进行防护重点的确认，包括中控室、二次屏、计算机房等多个位置划分为重点防护位置，并根据其相应过电压问题实际情况，围绕核心位置进行布设，引下线应与结构立柱维持3米以上的电流安全距离，对于水电厂厂房尾水渠、坝区等多个位置，要通过导体进行有效连接，以形成等电位体，防止由于雷击而引发电位差，从而发生过电压故障，达到控制低电位反击故障的目的。其次，通过水电厂等电位体的连接，使其形成良好的电磁屏蔽效果，防止电磁电感效应形成的过电压对电气一次设备造成影响，并搭配雷电过压保护设备，全面降低由于雷击而引发的残压水平，使电气一次设备过电压作用处于可控范围内。最后，关注多级防护体系各防雷保护设备的实际应用效果，防雷保护区要配备保护器设备，并通过相应过电压运行测试，选择满足相关要求的雷电测试波形，对设备予以检测和调试。（二）构建完善的外部防护体系水电厂电气一次设备过电压外部防护体系的主要目标在于，对外部电流、电压形成限制，使其降低对内部电气一次设备的影响，并通过隔绝作用限制外部电感、电容效应，形成对过电压的压制作用。水电厂外部防护体系主要包括引下线、接闪器、接地系统等多个设备，组成相应防护体系，设备严格依据设计标准来进行施工建设。接闪器安装施工要全面覆盖水电厂及架空线路，要确保设备时刻处于滚球保护半径之内，引下线要围绕外部保护体系进行均匀布设，接地系统要有效连接。同时还要确保接地电阻达到防护设计要求。（三）针对励磁变压器进行重点过电压保护励磁变压器是属于国家保护技术当中应用较为广泛的常见保护装置，其实际运行过程中，通常是通过无间隙避雷器完成电气设备保护。我国目前电力市场当中，励磁变压器产品主要是针对100Hz的过电压采用阻容器来进行电压保护，原因在于，出于多种过电压保护装置中组容器老化程度相对较小、速度较慢、可以采用合理仪器设备保护等优势，能够确保电阻正常运行，从而提高过电压保护的效果[2]。（四）采用氧化锌避雷器降低雷击概率氧化锌避雷器主要的功能在于，由于其自身有着较高的阻值，在大气过电压作用下，氧化锌避雷器电阻会减弱，从而导通回路，实现电气设备中聚集电荷的顺利导出，以此来减少残留电压。当电气一次设备内部电位差恢复平衡后，氧化锌避雷器阻值则会提升到初始状态，恢复较高的阻值水平，以此来达到减弱水电厂电气一次设备过电压影响效果。（五）注重放电间隙的保护放电间隙保护设备当中主要包括两个金属电极的布设，其放电间隙保护在水电厂防雷系统当中的使用也较为普遍，而且有着良好的效果，两个金属电极当中，一个棒性金属电极通过导线与绝缘子连接，而另一个球形金属电极则与接地系统相连。在过电压作用下，能够有效控制放电间隙所带来的影响，其中棒形放电间隙保护装置伏秒特性曲率相对较高，而且与水电厂电气一次设备运行匹配度较低。球形放电间隙保护装置伏秒特性相对较为平缓，所以，在过电压保护当中有着较高的保护性水平。但球形放电间隙保护装置容易发生电压作用下端头烧伤的问题，会影响过电压保护的效果[3]。结束语：   结合上述文章内容所述，在水电厂电力系统运行过程当中，引发电气一次设备过电压的原因较多，而且由于受到不同因素影响，不同过电压保护也需要采取针对性的措施，相关部门和技术人员要能够全面掌握引发电气一次设备过电压情况的原因，并及时予以处理。要能够从经济上和技术上研究有效的保护措施来防止过电压对电气一次设备所引发的损害和威胁，从而确保水电厂电气一次设备运行的安全性与稳定性，使水电厂能够为用户提供稳定、高效的电力能源服务。Reference：[1]刘辉.水电厂电气一次设备的检修及过电压保护[J].区域治理,2018,000(031):203,205.[2]任海波.水电厂电气一次设备过电压保护措施探讨[J].商品与质量,2018,000(009):251.[3]马有德.浅谈水电厂电气一次设备的检修及过电压保护[J].建筑工程技术与设计,2018,000(022):3432. -全文完-