变电站过电压分析及防护措施

变电站过电压分析及防护措施

作者：苗晨 梁肖裕 李彦君 郑鑫磊

来源：《电子技术与软件工程》2018年第16期

摘要

过电压，简单来说，是指电力系统在运作过程中，有些电压出现升高的情况，高出设备的最大工频运行电压值，过电压造成的后果非常严重，不仅对设备造成损坏，而且导致断电问题不能在第一时间得到解决，使得人们的生命财产安全受到伤害。为了确保电力系统在运行时不会出现故障，相关部门要积极采取防护措施本文仔细分析变电站过电压及防护措施，以供大家参考。

【关键词】变电站 过电压 防护措施

电力系统在运行的过程中，由于出现故障或者人为操作失误，产生短期的过电压，导致变压器的绝缘出现损坏，电气设备不能正常使用。因此，想要保证电气系统正常运行，相关部门工作人员必须要根据实际情况，及时采取正确的防护措施，防止变电站出现过电压的情况。 1 变电站过电压的主要原因

变压器在在使用过程中出现的过电压，破坏变压器的绝缘有以下两种情况：

（1）击穿三种绝缘，分别是油箱之间、绕组之间以及铁芯与绕组之间，导致接地或者绕组短路的情况出现。

（2）在一个绕组内，击穿匝间和段间的绝缘，造成匝间出现短路的情况。通常，按照變压器过电压产生的不同原因，可以分为两种情况，分别是内部过电压和外过电压。 1.1 内部过电压

这种电压是由电网里面能量传递或者转化时形成的，其电网的额定电压和幅值性成正比例的关系，如果额定电压越高，幅值越大;反之，如果额定电压越低，幅值越小。在超高压电网中，危害性较大的电压有两种： 1.1.1 谐振过电压

在特殊条件下，电网中电容参数和电感出现谐振造成过电压。因为变电压所有段绕组的等值回路是电阻、电容。其回路的自然谐振频率是固定不变的，基范围较宽，大约在几百赫兹或者几千赫兹，并且超过60%小于100KHZ，回路的Q值最大值是30，衰减系数保持在0.7-0.9

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之间。遇到特殊激发的情况，应操作或者故障引起电网出现过电压的情况，必须要满足以下几个条件：首先，变压器的自然谐振频率和电网中的过电压频率要保持一致。其次，将额定电压和过电压的幅度进行比较，符合标准值。然后，衰减系数减小的时候，相隔电压的峰值系数要大于0.8。最后，过电压长期合适的情况下，容易在局部绕组的位置产生谐振过电压，导致变压器出现各种故障。

1.1.2 切除空载变压器时，形成的操作过电压

一般来说，空载变压器在稳定运作的时候，产生出激磁电感，大量的实验研究结果显示：切断高出100A电流的时候。开关触头的电弧在工频电流过零时，自然熄灭。同时，等值电感中不会存在任何的磁场能量，对其进行切除的时候，不会出现过电压的现象。但是切除空载变压器的时候，因为磁激电流较小，占额定电流的0.5%-1%之间，而且开关中的去游离效果相当强，所以只要电流不是零，息弧就会出现切流现象。在这种情况下，电感中存储的所有能量都转化为电厂能量，出现切除空载变压器过电压。 1.2 外过电压

又称为大气过电压，主要来源于直击雷电感应和雷击变压器。换句话说，指雷云放电形成的感应雷过电压和直击雷过电压。这种电压的幅值受到两个因素的影响，分别是防雷方法和雷电参数，与电网中的额定电压无关。与内过电压相比之下，外过电压的特征是持续时间相对较短，严格控制在10秒左右，冲击力相当强、具有脉冲的特点，与雷击活动强度有密切的关系。

2 变电站过电压的防护措施

通常，变电站过电压的防护措施体现在以下三个方面：

（1）对于土壤电阻率高地区的杆塔，应该采取适当的措施，比如：延长接地带、改变原有的接地形式、更换土壤、选用接地模块以及添加垂直地体等等。如果线路是新建的，在原则上不能使用化学降阻剂。如果杆塔接地已经使用降阻剂，应该适当调整开挖检查周期。在腐蚀严重的地区，可以选择两种接地装置，分别是导电防腐漆和耐腐蚀性强的材料。

（2）禁止使用避雷针。带避雷线的杆塔和变电站构架是许多传播媒体所用天线的重要支柱，比如：电视天线、广播天线、通讯天线等等。一旦避雷针被雷电侵入或者受到雷击，波便沿着避雷线进到站里面，导致局部接地网电位不断上升，窜入的高电位容易造成弱电和电压设备损坏。对于弱电和低压设备，可以采用限压方法。对于因雷击而造成弱电设备损坏可能发生的事故，可以装置专业的浪涌保护器。变电站与发电厂的接地装置，应该和避雷线连接在一起，方便分开连接点。如果避雷线和发电厂、变电站配电装置直接相连，发电厂与变电站的接地网要连接地下的避雷线装置，埋在地下的连接线，深度要超过15m。

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（3）增强避雷线的维护保养工作。定期检查部分线夹，确保杆塔接地点与避雷线连接是安全可靠。如果发现线路有绝缘架空地线，必须要不断增强电间隙的检修与保养工作。如果线路的功率值达到220kv以上，选择绝缘地线的时候，地线上面的感应电压超过几十千伏，而感应电流超过几百安培。在工程实践活动中，曾经出现地线间隙连续放电的情况，造成通信出现严重的干扰，甚至将地线绝缘子全部损坏，引发断电事故，根本原因在于地线间隙波动大或者施工过程出现问题。 3 结语

总而言之，想要确保电力系统可以稳定运行，必须要重视变电站过电压防护。近年来，随着经济的迅速发展，科学技术在不断进步，供电企业已经实现电力系统自动化。变电压站过电压是一项技术性的工作难题，要求在运行实践过程中，结合变电站的实际情况，科学合理的设计过电压防护系统，对设备进行定期检查维修，不断总结工作经验。 参考文献

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[3]文斌，马仪，李宝树，雷园园，张恭源.变电站断路器雷电侵入波过电压防护措施仿真分析[J].科学技术与工程，2013，13（02）：487-490.