電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓升高。過電壓屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動現(xiàn)象。電工設(shè)備的絕緣長期耐受著工作電壓,同時還必須能夠承受一定幅度的過電壓,這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。
在我國電力系統(tǒng)工作運(yùn)行的過程中,電氣設(shè)備不僅要承受工作電壓,還將會遭受到過電壓的傷害以及作用。這其中的過電壓就是作用于電力系統(tǒng)中的電壓,而過電壓還可以分為兩種:一種是內(nèi)部過電壓;另一種是雷電過電壓。這其中由系統(tǒng)中的諧振和開關(guān)操作上引起的過電壓就是內(nèi)部過電壓,該過電壓在數(shù)值上已經(jīng)超過了工作電壓的數(shù)值;而系統(tǒng)中有雷電所引起的過電壓就是雷電過電壓。
1 電力系統(tǒng)過電壓的概念
過電壓是指在一般情況下,電力系統(tǒng)經(jīng)常處于正常工作的狀態(tài),而此時的電氣設(shè)備也在額定的電壓下處于絕緣的狀態(tài),但是,當(dāng)遭遇雷擊或者由于操作不當(dāng)、參數(shù)配置錯誤等原因,就會造成電力系統(tǒng)中的一些特定區(qū)域的電壓值升高,最終超出電力設(shè)備的正常運(yùn)行范圍。
過電壓分為兩種:一種是大氣電壓;另一種是內(nèi)部過電壓。而其中的內(nèi)部過電壓形成的主要原因則是斷線和<此處內(nèi)容被屏蔽>弟使所發(fā)生的事故,合閘與拉閘時的操作以及一些存在的不可預(yù)測的系統(tǒng)影響因素,但是就是因?yàn)檫@一系列的問題,在電力系統(tǒng)中將會引起運(yùn)行狀態(tài)上的變化,從而產(chǎn)生了系統(tǒng)局部性過高電壓,最終將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)整體遭受到損害。而內(nèi)部過電壓還可以分為兩種:一種是暫態(tài)過電壓;而另一種是操作過電壓,它是由于電力系統(tǒng)中操作故障所引起的,最大的特點(diǎn)是隨機(jī)性較大;而大氣過電壓可以分為侵入雷電波、直接雷擊、感應(yīng)雷擊這三種過電壓,并且該電壓還具備沖擊能力強(qiáng)、持續(xù)的時間短對系統(tǒng)的傷害大等諸多優(yōu)點(diǎn)。
2 過電壓產(chǎn)生的原因
2.1 操作過電壓產(chǎn)生的原因及解決措施
內(nèi)部過電壓中的操作過電壓不僅具有隨機(jī)性,還具有很高的頻率振蕩,并且衰減非常迅速。其中,這種操作過電壓產(chǎn)生的原因有很多,其中包括了以下幾點(diǎn)。
(1)切除空載電路的時候容易產(chǎn)生過電壓,這是因?yàn)橛捎谠诰€路上殘留的電壓造成的。
(2)空載電路合閘上產(chǎn)生的過電壓是因?yàn)樵诤祥l的時候,突然發(fā)生了回路上的高頻振蕩而造成的。
其中,采取的解決措施有: 使用滅弧能力強(qiáng)的高壓斷路器,而且要將電網(wǎng)中性點(diǎn)接地進(jìn)行運(yùn)行操作。
2.2 諧振過電壓產(chǎn)生的原因及解決措施
諧振過電壓是由于在電網(wǎng)中,電容和電感元件的參數(shù)組合不合理而產(chǎn)生的,從而最終導(dǎo)致諧振的產(chǎn)生,這種過電壓具有倍數(shù)高且持續(xù)時間長的特點(diǎn)。而引起諧振過電壓產(chǎn)生的原因有以下幾種:
(1)線性的諧振過電壓,是因?yàn)橹C振回路是由輸電線路電感等一些不帶鐵芯的電感元件構(gòu)成的。
(2)鐵磁諧振過電壓,是因?yàn)樵谥C振回路中由帶有鐵芯的電感元件所構(gòu)成的,因此,帶有鐵芯的電感元件非常容易出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象,這樣就會使得回路中的電感參數(shù)形成非線性的圖像。
(3)參數(shù)諧振過電壓,是由擁有周期性的電感元件和系統(tǒng)中的電容元件進(jìn)行回路而構(gòu)成的。其中,解決諧振過電壓的措施有:第一,進(jìn)行斷路工作的時候,必須保證斷路器的同期運(yùn)作。第二,在并聯(lián)高壓電抗器的中性點(diǎn)上加裝小電抗,可以阻斷非全相在運(yùn)行過程中工頻電壓的傳遞工作;第三,要阻止發(fā)電機(jī)生成自勵磁。
2.3 工頻過電壓產(chǎn)生的原因及解決措施
工頻過電壓產(chǎn)生的原因有以下幾個方面。
(1)工頻過電壓是由于長線路的電容效應(yīng)和電網(wǎng)的運(yùn)行方式的改變而引起的,其主要特點(diǎn)是持續(xù)時間長,但是對電氣設(shè)備的絕緣威脅性并不是很大。
(2)工頻過電壓如果是由于不對稱的短路所引起的,那么在單相斷路時,非故障相電壓就能夠達(dá)到很高的數(shù)值。但是,如果工頻過電壓是由甩負(fù)荷的瞬間而引起的,那么就會使得工頻電壓升高。
其中解決工頻過電壓的措施有以下幾點(diǎn):首先,并聯(lián)高壓電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng);其次,靜止無功補(bǔ)償器補(bǔ)償空載線路電容效應(yīng);最后,變壓器中性點(diǎn)直接接地降低不對稱故障引起的工頻電壓升高現(xiàn)象。
2.4 大氣過電壓產(chǎn)生的原因及解決措施
大氣過電壓又稱為外部過電壓,包括對設(shè)備的直擊雷過電壓和設(shè)備上感應(yīng)的過電壓。其中,雷電過電壓是最為明顯的一項(xiàng)內(nèi)容。而且雷電過電壓的保護(hù)是用來限制過電壓的一種最為重要保護(hù)措施。其中具體介紹以下幾種保護(hù)方式。
(1)架空送電線路的防雷保護(hù)。
架空送電線路的防雷保護(hù)措施主要有:采用避雷線,減少導(dǎo)線受到直擊雷的次數(shù)。由于雷擊事故中主要是一些單相接地,那么,電網(wǎng)中性點(diǎn)可以采用不直接接地的方式來進(jìn)行避雷。
(2)變電站的防雷保護(hù)。
在變電站,對直擊雷的保護(hù)常常采用避雷線對侵入波采取防護(hù)措施。
(3)電纜線路的防雷保護(hù)。
電纜線路一般不會遭到直擊雷,因?yàn)槔纂娺^電壓是從連接的架空線路進(jìn)入的, 所以要對雷電侵入波進(jìn)行有效的保護(hù)。
(4)架空配電網(wǎng)的防雷保護(hù)。
首先,要采用絕緣水平的絕緣子,這樣可以減少切除故障的時間,從而減少雷擊跳閘率和斷線等事故。
3 電力系統(tǒng)過電壓的解決措施
對于電力系統(tǒng)過電壓,我們應(yīng)到高度的予以重視,首先要增加避雷器,而且要對變電站進(jìn)行一些技術(shù)改造,還要同時加置氧化鋅避雷針、改變電容、電感參數(shù)。其次還要安裝防止操作過電壓保護(hù)裝置,以便徹底解決操作過電壓對電氣設(shè)備安全運(yùn)行的危害。最后,還要在系統(tǒng)中性點(diǎn)裝上自動調(diào)諧接地補(bǔ)償裝置,這也是從根本解決這一問題的最好方式。
隨著我國電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,由于過電壓的存在,它將會使電氣設(shè)備受到損,害,使得壽命縮短,甚至還會直接摧毀電力系統(tǒng)。因此,我們必須要限制和預(yù)防過電壓的產(chǎn)生。