浅析电气过电压保护技术的应用

王跃

摘 要：随着社会对电力系统稳定性和安全性的要求不断提高，维护电气设备的安全性和稳定性越来越重要，尤其要重视电气过电压保护问题。主要分析了电气过电压的种类和形成原因，探讨了电气过电压保护技术的应用。

关键词：过电压保护技术；电力系统；电气设备；大气过电压

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.154

我国经济发展迅速，社会生产和生活对电力的需求量在不断增加，对电力系统的稳定性和安全性要求也在逐渐提高。因此，如何维护电气设备的安全成为了重要问题。电气设备受过电压的影响较大，需要采取合理的电气过电压保护技术措施。由于电气过电压的种类和形成原因较多，且较为复杂，所以，工作人员应该根据实际情况，详细分析各种过电压的特点和成因，进而积极采取有效、合理的防护措施。

1 电气过电压的种类和形成原因

在电气设备运行中，可能会受到过电压的干扰。具体而言，过电压指的是电压异常升高现象，是电磁扰动的一种表现。电气过电压的种类和形成原因主要有以下4方面。

1.1 操作过电压

在电力系统正常运行的情况下，电气设备的外部是绝缘的。但操作会引发电力系统的变化，如果存在操作不当，很可能导致局部电压超出系统规定的额定电压，进而引发过电压的现象。需要注意的是，内部过电压具有很强的随机性，毫无规律可言，难以有效控制。

1.2 工频过电压

引发工频过电压的原因主要包括线路空载时的容升效应等。工频过电压的倍数一般不高，但通常会持续较长的时间。引发工频过电压对绝缘电气设备的损害较小，但会对工作人员的安全造成很大的威胁。降低工频过电压的措施主要是在线路上安装并联电抗或架设良导体避雷线等。

1.3 谐振过电压

谐振过电压的产生与电感元件、电容元件有很大关系。具体而言，在电力系统出现故障的情况下，电感和电容元件易产生振荡回路，进而发生谐振、引起系统谐振过电压。谐振过电压的特点是持续时间较长、危害较大，尤其是会严重影响中、低压电网的运行；会对电气设备造成一定的破坏，比如导致设备的绝缘性能降低或烧坏设备等。然而，目前很难有效地控制谐振过电压，常用办法是优化电路设计、准确预测线路运行中可能出现的各种情况，从而严格控制串联谐振回路。

1.4 大气过电压

大气过电压是由雷击引起的，从电源的性质角度分析，云放电的过程相当于电流源作用的过程。因此，当电力线路受到雷击后会产生过电压。大气过电压具体分为3种，即反击过电压、感应雷过电压和直击导线过电压。大气过电压的特点是持续时间短、冲击力非常大，且具有很大的破坏性。雷击越强，所产生的过电压量就越大，但大气过电压与设备的等级之间没有关系。

2 电气过电压保护技术的应用

2.1 励磁变压器的过电压保护

励磁变压器的应用十分广泛，做好其过电压保护十分重要。一般而言，励磁变压器的过电压保护通常使用无间隙避雷器。具体而言，还应注意以下2个方面：①氧化锌电阻在正常情况下不导通动作，也不能进行连续性动作，因为这样会直接引起非线性电阻老化，进而引发短路现象。此外，100 Hz的连续过电压也不能采用非线性电阻的形式吸收。②大部分过电压都用氧化锌电阻吸收和保护。为了有效保证励磁变压器的正常运行，国家颁布了相关的法律和规定对其进行规范和控制。普通的避雷器在产生过电压的过程中会严重超出绝缘程度，进而无法达到绝缘效果。因此，励磁变压器不能使用普通的避雷器。要想确保电力系统的电压正常，就必须合理调整相应的参数。然而，励磁变压器二次电压会随着发动机参数指标的变化而变化，因此，目前市场上还没有出现定性的产品。总而言之，对于100 Hz的过电压来而言，可采用组容器对其进行限制，这是因为在诸多的限制设备中，只有阻容不会出现老化问题，只要能保证电阻正常散热，就可以对电压进行吸收。

2.2 放电间隙保护

保护间隙是一种防雷保护装置，由2个金属电极构成。其中，一个电极固定在绝缘子上，与带电导线相接，另一个电极通过辅助间隙与接地装置相接，两个电极之间保持规定的间隙距离。保护间隙的结构比较简单，可起到较好的防雷效果，且利于后期维护，但自行灭弧的能力较差。放电间隙保护的间隙结构主要有棒型、球型和角型。其中，棒型间隙的伏秒特性较陡，不易与设备的绝缘特性配合；虽然球型间隙的伏秒特性最平坦、保护性好，但它与棒型间隙一样，都存在间隙端头易烧伤的缺点，烧伤后间隙距离会增大，无法保证动作的准确性。近年来，角型间隙被广泛用于配电线路和配电设备的防雷保护中。

2.3 防雷保护

雷电过电压中影响较为严重的是侵入波，会对电气设备造成严重的损害。当输电线路中遭遇侵入波时，会产生过电压现象，电气设备容易发生烧坏和损坏，严重时还会引发整个电力系统瘫痪。对于侵入波引发的过电压，通常要采取多种防护措施，比如在线路上安装进线保护、阀型避雷器保护，从而更好地防治过电压。

3 结束语

由于过电压造成的危害较大，因此，必须采取一定的保护措施，以有效降低过电压造成的危害，进而维护电气设备的安全性和稳定性。通常而言，电气设备不仅要承受正常的工作电压，还需承受不定时产生的过电压，这就对电气设备的安全造成了巨大的威胁，还会影响工作人员的人身安全，最终影响社会的正常生产和人们的正常生活。雷电过电压和内部过电压是过电压的主要形式，其中，内部过电压又包括操作过电压、工频过电压和谐振过电压。因此，需要对不同类型的过电压进行分析，进而采取有针对性的防控措施，以降低过电压对电气设备造成的影响。

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〔编辑：张思楠〕