中國石化集團(tuán)南京工程公司 司維濤

試析變配電所異常過電壓產(chǎn)生的原因及治理

中國石化集團(tuán)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(wù)就是負(fù)責(zé)電壓的變換工作與分配工作。變配電所的安全運(yùn)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(yùn)行的過程中通常會(huì)出現(xiàn)過電壓等各種類型的故障，對系統(tǒng)的安全運(yùn)行與人們的正常生活造成嚴(yán)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(jìn)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(yùn)行。

變配電所過電壓原因治理對策

0　引言

當(dāng)前，電能已經(jīng)成為了非常重要的能源之一，與人們的生產(chǎn)、生活等都有著密不可分的關(guān)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(shí)際運(yùn)行的過程中，在各種不確定因素的影響下往往會(huì)出現(xiàn)各種故障。通過分析總結(jié)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(gè)階段出現(xiàn)的異常，電壓已經(jīng)超過了額定電壓。過電壓會(huì)對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重的危害，因此需要對其進(jìn)行分析與治理。

1　過電壓形成原因分析

在正常的運(yùn)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(chǎn)生電力系統(tǒng)電壓值出現(xiàn)異常上升的情況，且已經(jīng)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(yùn)行造成了非常嚴(yán)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(nèi)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(shí)間并不長，但是具有電壓極高、破壞極強(qiáng)的特點(diǎn)。雷擊引發(fā)的暫態(tài)過電壓通?？梢酝ㄟ^電網(wǎng)線路傳遞或者耦合到電網(wǎng)設(shè)備上，從而對設(shè)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(yīng)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(shè)備之后所引發(fā)的過電壓現(xiàn)象。當(dāng)?shù)孛嫔咸幱谡＿\(yùn)行狀態(tài)中的電力系統(tǒng)被雷電直接擊中之后，會(huì)出現(xiàn)電位增高、對帶電導(dǎo)體放電的情況。直擊雷過電壓通常都高達(dá)上百萬伏，對電力系統(tǒng)具有非常嚴(yán)重的絕緣危害。感應(yīng)雷過電壓指的是電力系統(tǒng)中遭受雷電直接擊中的設(shè)備在發(fā)電的過程中所產(chǎn)生的電磁場變化通常會(huì)對未遭受雷電直接擊中的設(shè)備產(chǎn)生影響，這種未遭受雷電直接擊中而感應(yīng)到的電壓就是感應(yīng)雷過電壓。

1.2內(nèi)部過電壓

內(nèi)部過電壓指的是由于電力系統(tǒng)的內(nèi)部故障而導(dǎo)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(huì)太高，但是持久性較強(qiáng)，同樣會(huì)對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的損害。內(nèi)部過電壓產(chǎn)生于電力系統(tǒng)內(nèi)部，通常都是由于系統(tǒng)內(nèi)部電磁能力的集聚和轉(zhuǎn)換引起的。造成內(nèi)部過電壓的原因多種多樣，主要包括設(shè)備質(zhì)量不合格、操作不合理等。具體來講，內(nèi)部過電壓包括三種類型：第一種類型為暫時(shí)過電壓，指的是系統(tǒng)出現(xiàn)短路后到暫時(shí)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(yīng)等；第二種類型為諧振過電壓，指的是電力系統(tǒng)內(nèi)部的儲(chǔ)能部件在一定的接線方式下與電源頻率出現(xiàn)諧振而產(chǎn)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(diǎn)，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(jìn)行防雷保護(hù)

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(shè)置在露天之下，受到雷擊的幾率較大，主要的保護(hù)措施為使用避雷線，從而有效降低架空線路的雷擊率。同時(shí)，為了能夠?qū)﹂W絡(luò)進(jìn)行有效的防止，還可以有效地增強(qiáng)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(shè)備之一，在大地與導(dǎo)線之間的位置進(jìn)行安裝，與其他的保護(hù)措施形成并聯(lián)保護(hù)等形式，一旦出現(xiàn)導(dǎo)線被雷電擊中的情況，避雷器能夠?qū)⒊稣７秶碾妷哼M(jìn)行釋放，從而確保電壓值能夠保持在合理的范圍之內(nèi)，避免絕緣遭到破壞。

2.2對變配電所進(jìn)行防雷保護(hù)

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(dāng)電力系統(tǒng)受到侵入波影響時(shí)，所采用的有效措施為閥型避雷器或進(jìn)線段保護(hù)等。部分避雷線路的架設(shè)并不是采用全線架設(shè)的形式，這種情況下應(yīng)該在距離變配電所兩公里的地方進(jìn)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(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，導(dǎo)致避雷器的實(shí)際殘壓要比額定值高，因此要實(shí)現(xiàn)避雷器殘壓及被保護(hù)設(shè)備的耐受電壓之間保持一定的間隔。

2.3對電纜線路進(jìn)行防雷保護(hù)

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(dāng)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(huì)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(shí)應(yīng)該在電纜的始末兩段安裝避雷器對其進(jìn)行保護(hù)。

2.4實(shí)現(xiàn)電壓在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立與完善

當(dāng)前，運(yùn)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(gè)單元：

（1）電壓傳感器

電壓傳感器對測量的精準(zhǔn)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(gè)部分。高壓分壓器主要的作用是獲取電壓信號，其結(jié)構(gòu)是比較簡單的，暫態(tài)響應(yīng)、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(yùn)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(wǎng)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(qiáng)，在雷電過電壓中有著非常好的適用性。有源光纖在運(yùn)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(jù)傳輸進(jìn)行監(jiān)測，其媒介一般為光纖或同軸電纜。同軸電纜在應(yīng)用的過程中具有成本較低、對信號損害小、安裝簡單等特點(diǎn)，在應(yīng)用的過程中必須重視安全防護(hù)工作。光纖具有絕緣性好、安全性高等特點(diǎn)，但是在使用的過程中需要配備接收機(jī)、光射機(jī)，與同軸電纜相比其成本較高、安裝較為困難。

（3）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集主要的作用就是對模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。數(shù)據(jù)采集主要包括多路轉(zhuǎn)換、預(yù)處理、數(shù)據(jù)采集等幾個(gè)單元。其中，多路轉(zhuǎn)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(guān)來對信號進(jìn)行選擇。預(yù)處理單元主要的作用是對輸入信號進(jìn)行調(diào)整，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器奠定基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集單元主要的作用是復(fù)雜模數(shù)轉(zhuǎn)換周期內(nèi)各輸入量的存儲(chǔ)工作，并對其進(jìn)行刪選，將數(shù)值沒有發(fā)生變化的信號送入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

（4）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是整個(gè)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(guān)軟件提供硬件驅(qū)動(dòng)，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(jìn)行分析與整理，相關(guān)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(jié)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(shè)備原因的影響之下，常常會(huì)出現(xiàn)過電壓的情況，對電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成嚴(yán)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(shí)過電壓問題在修復(fù)的過程中具有一定的難度，因此，要對過電壓產(chǎn)生的原因進(jìn)行重點(diǎn)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(yùn)行奠定基礎(chǔ)。

［1］ 孟繁宏，李學(xué)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(qiáng)，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(shù)，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(cè)熔斷器異常爆裂原因及解決方案研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，73（20）:86-90.

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