中國石化集團南京工程公司 司維濤

試析變配電所異常過電壓產生的原因及治理

中國石化集團南京工程公司 司維濤

變配電所在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著核心作用，主要的任務就是負責電壓的變換工作與分配工作。變配電所的安全運行有著非常重大的意義，受到人們用電量急劇增加與不確定因素的影響，變配電所在運行的過程中通常會出現(xiàn)過電壓等各種類型的故障，對系統(tǒng)的安全運行與人們的正常生活造成嚴重的影響。本文對變配電所出現(xiàn)的異常過電壓的形成原因進行了分析，指出了有效的治理措施對過電壓現(xiàn)象加以控制，從而確保變配電所的正常工作與電力系統(tǒng)的安全運行。

變配電所過電壓原因治理對策

0　引言

當前，電能已經成為了非常重要的能源之一，與人們的生產、生活等都有著密不可分的關系。變配電所是電力系統(tǒng)中非常重要的中心環(huán)節(jié)，所發(fā)揮的作用日益突出。在變配電所實際運行的過程中，在各種不確定因素的影響下往往會出現(xiàn)各種故障。通過分析總結可知，過電壓是引發(fā)這些故障的主要原因之一。過電壓指的是電壓在某個階段出現(xiàn)的異常，電壓已經超過了額定電壓。過電壓會對電力系統(tǒng)的正常運行造成嚴重的危害，因此需要對其進行分析與治理。

1　過電壓形成原因分析

在正常的運行狀態(tài)下，電力系統(tǒng)通常都具有固定的電壓值。在某種情況下，如果產生電力系統(tǒng)電壓值出現(xiàn)異常上升的情況，且已經超過了電壓的額定值，此現(xiàn)象則稱之為過電壓。過電壓現(xiàn)象對電力系統(tǒng)的安全運行造成了非常嚴重的影響。一般情況下，過電壓現(xiàn)象主要包括外過電壓與內過電壓兩種情況。

1.1外部過電壓

外部過電壓指的是由于雷云對地放電而造成的雷電過電壓，這種過電壓情況持續(xù)的時間并不長，但是具有電壓極高、破壞極強的特點。雷擊引發(fā)的暫態(tài)過電壓通?？梢酝ㄟ^電網線路傳遞或者耦合到電網設備上，從而對設備造成一定的損壞，甚至出現(xiàn)絕緣損壞。具體來講，雷電過電壓有可以分為直擊雷過電壓與感應雷過電壓兩種類型。直擊雷過電壓指的是雷電直接擊中電力系統(tǒng)中的設備之后所引發(fā)的過電壓現(xiàn)象。當?shù)孛嫔咸幱谡＿\行狀態(tài)中的電力系統(tǒng)被雷電直接擊中之后，會出現(xiàn)電位增高、對帶電導體放電的情況。直擊雷過電壓通常都高達上百萬伏，對電力系統(tǒng)具有非常嚴重的絕緣危害。感應雷過電壓指的是電力系統(tǒng)中遭受雷電直接擊中的設備在發(fā)電的過程中所產生的電磁場變化通常會對未遭受雷電直接擊中的設備產生影響，這種未遭受雷電直接擊中而感應到的電壓就是感應雷過電壓。

1.2內部過電壓

內部過電壓指的是由于電力系統(tǒng)的內部故障而導致的過電壓情況，這種過電壓情況的電壓值一般情況下不會太高，但是持久性較強，同樣會對電力系統(tǒng)造成嚴重的損害。內部過電壓產生于電力系統(tǒng)內部，通常都是由于系統(tǒng)內部電磁能力的集聚和轉換引起的。造成內部過電壓的原因多種多樣，主要包括設備質量不合格、操作不合理等。具體來講，內部過電壓包括三種類型：第一種類型為暫時過電壓，指的是系統(tǒng)出現(xiàn)短路后到暫時穩(wěn)定狀態(tài)的過電壓，通常表現(xiàn)為不對稱短路接地、空載長線電容效應等；第二種類型為諧振過電壓，指的是電力系統(tǒng)內部的儲能部件在一定的接線方式下與電源頻率出現(xiàn)諧振而產生的過電壓，主要包括參量諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓與線性諧振過電壓三種情況；第三種類型為操作過電壓，指的是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)突然短路之后造成的過電壓，具有衰減快、持續(xù)長的特點，主要包括弧光接地、變壓器等形式。

2　變配電所異常過電壓的治理措施

2.1對架空線路進行防雷保護

在輸配電的過程中，架空線路是最為基本的條件之一。架空線路設置在露天之下，受到雷擊的幾率較大，主要的保護措施為使用避雷線，從而有效降低架空線路的雷擊率。同時，為了能夠對閃絡進行有效的防止，還可以有效地增強線路的絕緣性，通過減少避雷線接地地阻等方法降低架空線路的雷擊率。此外，避雷器也是非常重要的防雷設備之一，在大地與導線之間的位置進行安裝，與其他的保護措施形成并聯(lián)保護等形式，一旦出現(xiàn)導線被雷電擊中的情況，避雷器能夠將超出正常范圍的電壓進行釋放，從而確保電壓值能夠保持在合理的范圍之內，避免絕緣遭到破壞。

2.2對變配電所進行防雷保護

避雷針、避雷線主要適用于直擊雷過電壓的抵御與防范工作，而當電力系統(tǒng)受到侵入波影響時，所采用的有效措施為閥型避雷器或進線段保護等。部分避雷線路的架設并不是采用全線架設的形式，這種情況下應該在距離變配電所兩公里的地方進行管型避雷器的安裝，從而防止雷電波通過線路入侵到變配電所。在避雷器長期的使用過程中，難免會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，導致避雷器的實際殘壓要比額定值高，因此要實現(xiàn)避雷器殘壓及被保護設備的耐受電壓之間保持一定的間隔。

2.3對電纜線路進行防雷保護

過電壓一般情況下是沿著架空線侵入到電纜線路中的，電纜對雷電波的阻抗值是比較小的，只相當于架空線的十分之一，而且電纜很少受到直擊雷，一旦遭到侵入波的影響，侵入波將會在電纜兩段來回反射，容易引發(fā)過電壓，對電纜線路造成破壞，此時應該在電纜的始末兩段安裝避雷器對其進行保護。

2.4實現(xiàn)電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立與完善

當前，運用較為廣泛的過電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括以下幾個單元：

（1）電壓傳感器

電壓傳感器對測量的精準度有著直接的影響作用，主要包括高壓分壓器與光纖傳感器兩個部分。高壓分壓器主要的作用是獲取電壓信號，其結構是比較簡單的，暫態(tài)響應、測量精度等方面都較為精良，包括電阻、電容等幾種不同形式的分壓器。在運行的過程中，分壓器的狀態(tài)需要保持為長期并聯(lián)，這也就決定了電網的等級比較高，需要高度重視人員的安全問題。光纖傳感器具有較寬的頻帶，其絕緣性、抗干擾能力等都比較強，在雷電過電壓中有著非常好的適用性。有源光纖在運行的過程中，必須配置高壓分壓器；無源光纖受到溫度的影響比較大，具有一定的局限性。

（2）信號傳輸

信號傳輸?shù)闹饕饔镁褪菍ο到y(tǒng)中的各種數(shù)據傳輸進行監(jiān)測，其媒介一般為光纖或同軸電纜。同軸電纜在應用的過程中具有成本較低、對信號損害小、安裝簡單等特點，在應用的過程中必須重視安全防護工作。光纖具有絕緣性好、安全性高等特點，但是在使用的過程中需要配備接收機、光射機，與同軸電纜相比其成本較高、安裝較為困難。

（3）數(shù)據采集

數(shù)據采集主要的作用就是對模擬信號進行轉換處理。數(shù)據采集主要包括多路轉換、預處理、數(shù)據采集等幾個單元。其中，多路轉換主要的作用是選擇與監(jiān)測傳感器，通常要借助程控模擬開關來對信號進行選擇。預處理單元主要的作用是對輸入信號進行調整，為模數(shù)轉換器奠定基礎。數(shù)據采集單元主要的作用是復雜模數(shù)轉換周期內各輸入量的存儲工作，并對其進行刪選，將數(shù)值沒有發(fā)生變化的信號送入到模數(shù)轉換器。

（4）數(shù)據處理

數(shù)據處理是整個監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分，主要包括在線監(jiān)測與離線分析兩種形式。在線檢測指的是由相關軟件提供硬件驅動，從而完成對過電壓的采集工作。離線分析主要的作用是對采集得到的各種信息進行分析與整理，相關軟件的工作包括：波形顯示、電壓參數(shù)測量、頻譜分析等。

3　結束語

電力系統(tǒng)有著不可替代的重要性，在各種自然原因、人為原因、設備原因的影響之下，常常會出現(xiàn)過電壓的情況，對電力系統(tǒng)的安全運行造成嚴重的影響，甚至出現(xiàn)停電問題，對人們的生活工作造成不良影響。同時過電壓問題在修復的過程中具有一定的難度，因此，要對過電壓產生的原因進行重點分析，針對不同的過電壓情況采用不同的治理措施，為電力系統(tǒng)的安全運行奠定基礎。

［1］ 孟繁宏，李學山，張占勝.10kV電力系統(tǒng)諧振過電壓的原因及抑制措施［J］.電氣化鐵道，2012，47（3）:22-25.

［2］ 慧強，張小龍，席向民.造成一次回路操作過電壓故障的原因及處理方法［J］.電工技術，2012，53（9）:62-63.

［3］ 唐朝，彭勤裕，焦肅山，宋小衛(wèi)，湯建中，丁然，盧繼平.35kV母線CVT高壓側熔斷器異常爆裂原因及解決方案研究［J］.電力系統(tǒng)保護與控制，2013，73（20）:86-90.

［4］ 徐興國.110kV和10kV系統(tǒng)產生鐵磁諧振過電壓的原因及防護［J］.湖南電力，2011，52（6）:47-50.