水电站电气过电压保护技术分析

水电站电气过电压保护技术分析

罗骏礼

身份证号： 45222519641215****

摘要：线路的过电压防护，一方面在线路两端杆塔上及开关柜内均安装有单只氧化锌避雷器，接于每相和地之间，它是按相对地过电压设计的，这种防护方式，当过电压产生在相对地时避雷器可以起到很好的保护作用。本文对水电站电气过电压保护技术进行分析，以供参考。

关键词：水电站；电气过电压；保护技术

引言

通过了解市场上应用成熟可靠经验，一种六柱式保护器在实际应用过程中效果不错，它实质上也是利用氧化锌阀片非线性特性的一种保护装置，但采用的是六柱式、无间隙结构，相间和相地均为独立的氧化锌组件，构成完整的相—地和相—相过电压保护。

1过电压防护问题

依据国家、行业标准，电力二次系统设备前端都配置有大量过电压防护设备，目前存在设备运行过程中状态不可知、维护检测困难、安装的防护设备是否起到作用不可知、防护设备损坏还挂网运行的情况存在，导致二次系统设备存在极大的安全隐患。目前对于侵入变电站二次系统的过电压风险数据还有没有一套系统有效的监测手段，很多时候都是事发后再去处理故障，维护运维人员在很多时候扮演的是救火员角色，哪里出现故障就去应对哪里，二次设备故障被动抢修，故障不能主动运维；缺乏二次设备寿命风险预警措施，设备故障原因不明，没有过电压数据的记录作为分析支撑，同类事故重复发生。二次系统屏柜数量多，接地线故障隐蔽、断线、漏接、连接不可靠等隐患未及时发现，对人身及设备安全造成安全隐患。

2新技术特点

2.1过电压防护技术

过电压保护措施对保障整个电力系统安全运行起着重要的作用，本次探索研究依据电力相关规范要求，结合电力系统二次设备的特殊防护特性，采用不断电检修、无泄漏电流的电力专用浪涌保护器对变电站二次系统进行过电压防护，提升了系统安全性的同时也提高了运维检修效率。

2.2故障预判技术

主要采用智能传感器、过电压智能感知在线监测系统对入侵二次系统的瞬态过电压、过电流等异常数据进行采集、处理与分析，实现各环节点数据信息可视化共享，系统可监测实时瞬态过电压数据、实时变化情况，监测分析过电压在电源二次系统的入侵途径，判别其类型、采集线路过电压大小，收集当地最真实的过电压数据，分析过电压多设备的受损程度，方便制定合理的过电压防护方案，发生环境变化异常可采取措施避免过电压事故的发生。在线监测系统可实现各局站过电压智能感知在线监测、故障预判、风险预警、运行监测、事后分析、历史追溯的设备全生命周期管理。通过过电压数据的智能感知与在线监测的设计，保障二次系统的安全运行并提高二次系统的安全运行管理维护水平。

3工程简介

本文以500kV变电站为研究对象，通过ATP－EMTP仿真研究，分别考虑雷击不同位置时，变电站内各电气设备过电压的变化;将杆塔接地电阻分为远雷区和近雷区，分别改变其值，观察主变压器侧过电压值的变化以及主变侧安装避雷器等因素，并兼顾经济性和可靠性，保证绝缘裕度的前提下，对避雷器配置方案进行合理优化研究。

4杆塔接地电阻对主变过电压的影响

杆塔冲击接地电阻值的大小是一个重要的影响因素。在杆塔遭受雷击时，杆塔模型会通过避雷线分流到相邻杆塔中，使杆塔接地装置产生电压降，这样就使杆塔顶端电位升高，增加了绝缘子保护装置击穿的可能性［12－13］。在以往研究中，只改变杆塔接地电阻的取值，而在本文将杆塔接地电阻分为远雷区与近雷区，分别取远雷区和近雷区杆塔接地电阻值为7Ω、10Ω、12Ω、15Ω，以2号杆塔为例。分析主变过电压变化情况，得到对变电站最有利的电阻仿真结果。

5避雷器安装位置对主变过电压的影响

变压器是整个变电站内最主要装置，故必须对主变压器实施保护措施。由仿真可知，当主变侧未加避雷器时，主变过电压值为3.73pu，而在主变侧加一组避雷器时主变侧过电压值为2.38pu，两值相差1.35pu。因此，加装避雷器可有效保证系统稳定运行。进而分析避雷器与主变距离对主变过电压值的影响，以便确定安装避雷器的理想位置。主变过电压不断增加，而避雷器的电流先随主变与避雷器的距离增大而上升，然后在距离达到40～50m时避雷器电流明显降低。在避雷器与主变的距离达到60～70m甚至更远时，主变的过电压与主变侧未加避雷器时的过电压差不多。综合考虑，变电站的设计过程中，根据变电站的实际运行情况，综合考虑避雷器与主变压器的电气距离对主变过电压和避雷器电流的影响建议主变与避雷器的安装距离不超过50m。

6水电站电气过电压保护技术的实践应用

6.1做好防雷保护工作

在电压过度使用的情况下，入侵者是大大缩短电器寿命并危害电气电子设备运行稳定性的主要因素之一。入侵者损坏水电设施时，电气设备可能会直接损坏，甚至可能导致电路系统瘫痪。在这种情况下，水电站必须采取各种措施，通过在保护装置中引入安装电路，提高电气设备的电压可管理性，并采用通风设备，提高电气设备运行的稳定性和安全性，保护相关工作，从而确保电气设备免受雷击，尽量减少入侵者造成的损害和影响。此外，水电站工程人员还可以利用氧化锌铰链，这是一种新的电气过载保护技术，能够有效地保护大气免受过载，由于大气中的电压效应，大大降低了氧化激光熔复的阻力，并通过建立有利条件释放电流，使电气设备中的残馀电压能够及时排出。对氧化激光扫描仪的电阻也恢复到其原始状态，并显示出一种绝缘装置，可有效保护电致设备免受电压骤降的影响，以及氧化激光防护装置的高电压流出量和低残馀电压值。制造过程如此简单，以实现高应用前景和高价值。

6.2电机电位器过电压保护

磁变压器是水电站过电压保护技术不可或缺的组成部分，也是目前应用最为广泛、适宜的过电压保护技术之一。对于水电站过电压保护，使用解锁继电器是鼓励电磁阀的最佳方法。但是，在实践中，有两种方法值得注意:在正常情况下，氧化锌电阻的连续运行或步骤的启动可能会导致非线性电阻的产生，从而导致短路，从而导致特定的运行问题。与此同时，非线性阻抗不应用于100Hz的连续过电压，过电压通常需要氧化锌电阻保护和吸收，以促进有效应用和进一步发展国家当局为保护磁控管的有效运行而规定的这种过电压保护技术，但由于一般的过电压保护，在电阻老化和电阻正常冷却时，电气诱发水电设备可使用100hz过电压保护电阻来吸收过电压。

结束语

目前针对电网过电压问题还没有一个完美的解决方案，几种解决手段各有优缺点。通过对企业电网的一起过电压保护器短路放炮事故的分析，进行了较深入的“问题诊断”，采取了有效的“缺陷治理”手段，实际运行当中通过“效果评估”能够较好地解决了企业电网运行薄弱点问题。

参考文献

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