供配電系統(tǒng)過電壓的危害及防范措施

Summary：供配電系統(tǒng)中，一般包括斷路器、變壓器和電動機(jī)等內(nèi)容，在各種隱因素的影響干擾下，電氣裝置則易受外部和內(nèi)部電壓的影響，雖然過電壓問題持續(xù)的時(shí)間是有限的，但是由于峰值比較高，而且波形比較的陡，所以會給電器設(shè)施帶來嚴(yán)重的干擾。在這種情況下，就要對過電壓現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析，制定科學(xué)合理的防范措施，保障電氣設(shè)施運(yùn)行更加的順利?；诖?，文章對供配電系統(tǒng)過電壓危害與防范措施進(jìn)行了深入的研究。Keys:供配電系統(tǒng)；過電壓危害；防范措施1.供配電系統(tǒng)過電壓危害問題1.1配變高壓繞組接地諧振過電壓問題之所以會出現(xiàn)這個(gè)問題，這主要是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的三相配電變壓器，會遭到扎間短路的干擾，在同一時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)熔斷，并且會進(jìn)一步誘發(fā)諧振產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象。根據(jù)有關(guān)資料顯示，當(dāng)高壓繞組產(chǎn)生一點(diǎn)接地問題時(shí)，它們的電壓會超過2.38倍，一旦產(chǎn)生兩點(diǎn)接地的狀況，此時(shí)的電壓就會超出2.73倍，該現(xiàn)象會維持幾分鐘甚至十多分鐘，直至導(dǎo)致故障變壓器全部受損，最終與系統(tǒng)脫離。值得注意的是，倘若接地的高壓保險(xiǎn)同時(shí)進(jìn)行熔化，此時(shí)過電壓就極易超出三倍，那么它的持續(xù)周期就不會超出兩秒。1.2雷電過電壓現(xiàn)象就是因?yàn)橹睋衾谆蛘吒袘?yīng)雷于云層展開活動之后所引發(fā)的問題，所以其也常常被叫做外部過電壓或者大氣過電壓。戶外配電設(shè)施的總變電所和總變電所傳入及傳出的外部架空線路極易遭到直接雷擊的影響，根據(jù)我國實(shí)際監(jiān)測信息指明，針對電纜的進(jìn)出線、變電所有關(guān)的電氣設(shè)施通常會遭到雷電侵入波過電壓的影響，如此雷電侵入波過電壓的持續(xù)周期相對較短，有時(shí)僅只十幾微秒，該常見的表現(xiàn)形式即相對過電壓，它們的峰值電壓超出額定電壓的六倍。1.3電弧接地過電壓問題此問題會威脅到使用者的生命安全，這是由于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)內(nèi)滋生了單相間歇性的“熄弧—重燃”接地，于是導(dǎo)致了高頻振蕩，在該環(huán)節(jié)中構(gòu)成了間歇性弧光接地過電壓現(xiàn)象。該過電壓的持續(xù)周期能高達(dá)十分鐘之久，有時(shí)還會更長，它們所波及的范疇也較廣，倘若整個(gè)電網(wǎng)中出現(xiàn)絕緣弱點(diǎn)，那么該絕緣弱點(diǎn)位置極易出現(xiàn)絕緣閃絡(luò)或直接擊穿的問題。2.供配電系統(tǒng)過電壓危害問題防范措施2.1操作過電壓危害的防范首先，線圈兩端并聯(lián)非線性電阻。一般來說，二極管是比較普遍的非線性電阻。為了避免操作過程中出現(xiàn)過電壓問題，那么比較常用手段即在線圈兩端并聯(lián)一處非線性電阻，如果在短時(shí)間內(nèi)突然阻斷電感電路的電流，那么就會出現(xiàn)比較明顯的反電勢，因?yàn)椴⒙?lián)二極管、反電勢會通過二極管被短路，線圈內(nèi)的自由分量電流是按照指數(shù)形式不斷下降[1]。線圈的端電壓相當(dāng)于二極管的壓降，它們的取值往往要低于電源電壓。如此一來，二極管就可以有效地防御振蕩過電壓問題，但是該手段并不可用于交流電路。其次，線圈兩端并聯(lián)阻容支路。該手段不但可以用在直流電路中，同時(shí)也應(yīng)用在交流電路中。它們的接線方式就是將阻容支路并聯(lián)至線圈兩側(cè)。在添加的并聯(lián)支路所構(gòu)成的回路內(nèi)，電阻被控制至臨界值，所以如果開關(guān)切斷載流線圈電流，也不會出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象。此外，考慮到兩支路的周期常數(shù)統(tǒng)一，所以無論總電流如何浮動，兩支路中的自由電流分量常常保持統(tǒng)一，但是方向不同。電源支路內(nèi)自由電流分量等于零，換言之，如果開關(guān)切斷線圈電流，那么線圈兩側(cè)的電壓就是零。因此，上述接線形式不但能夠有效地消除操作過電壓，而且還能夠清理在切斷感性負(fù)載情況下，開關(guān)觸點(diǎn)間生成的電弧或者火花。最后，充分利用具備金屬屏蔽層的電纜。如果二次回路內(nèi)的電纜彼此靠近，那么一處電纜的高頻電壓，常會通過布局電容傳輸至周邊另一處電纜纜芯上，為了盡可能遏制過電壓的傳輸，此時(shí)要優(yōu)先采取具有金屬屏蔽層的電纜，同時(shí)還應(yīng)確保屏蔽層在電纜兩側(cè)各自接地，進(jìn)而讓操作過電壓的磁力線絕大部分聚集于屏蔽層內(nèi)，同時(shí)還不會影響到電纜內(nèi)部，進(jìn)而防止過電壓大范圍擴(kuò)散。倘若電纜缺少金屬屏蔽層，那么就要即使將電纜內(nèi)備用纜芯接地，這同樣也可以達(dá)到防止過電壓擴(kuò)散的效果。在采取上述措施時(shí)，不允許影響到設(shè)施的正常運(yùn)作。2.2瞬時(shí)內(nèi)部過電壓危害的防范由于內(nèi)部過電壓的及時(shí)性，當(dāng)前我國普遍采取組合式避雷器，通常就是指四星連接方式，包括四處保護(hù)單元，而上述四個(gè)保護(hù)單元可以構(gòu)成雙組合，從而轉(zhuǎn)化成六個(gè)較為完備的避雷器[2]。上述六個(gè)避雷器各自對三相接地過電壓以及相間過電壓予以維護(hù)，由此大幅度提升保護(hù)的系統(tǒng)性。就當(dāng)前來說，采取組合式避雷器能夠提升保護(hù)的可靠程度，而且也能大幅度提升電動機(jī)絕緣水平配合程度。當(dāng)下之所以采取的四星連接組合避雷器，這主要是由于真空斷路器被應(yīng)用至越來越多的行業(yè)。此外，伴隨我國基礎(chǔ)設(shè)施日趨完備，電網(wǎng)規(guī)模也在逐步拓寬，這就使得電力系統(tǒng)過電壓的負(fù)面效應(yīng)越發(fā)明顯，內(nèi)部過電壓通常屬于相間過電壓，但三星搭載的MOA難以維護(hù)上述過電壓。2.3弧光接地電壓和諧振過電壓危害的防范措施分析當(dāng)前，為保護(hù)過電壓可采取兩種不同類型的方式：限制過電壓、容忍過電壓。換言之，相關(guān)人員可以充分利用部分設(shè)施有效地限制過電壓，或者設(shè)施自身能夠接受部分過電壓，同時(shí)產(chǎn)生耐受過電壓[3]。不過弧光接地過電壓以及諧振過電壓的持續(xù)周期較不穩(wěn)定，因此這就需要避雷器能夠?qū)崿F(xiàn)耐受。對于當(dāng)前所常見的過電壓問題，最為恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方式就是利用中性點(diǎn)進(jìn)行消弧線圈運(yùn)作，或者合理裝配好XHB消弧線圈設(shè)施。之所以利用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈保護(hù)電氣系統(tǒng)，是因?yàn)殡姼幸约半娙蓦娏魃舷嗖钶^大，因此中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈能夠?qū)拥仉娙蓦娏魈峁┮欢ǔ潭鹊难a(bǔ)償，不過該手段存在一定局限性，也就是在實(shí)際操作過程中，在高頻條件下電網(wǎng)電容以及消弧線圈電感的頻率屬性具有差異性，這就難以達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康?，同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)調(diào)諧。倘若采取過補(bǔ)償?shù)氖侄危軌蜻M(jìn)一步減少中性點(diǎn)位移電壓，不過這同樣會造成線路接地電流偏大，難以在短時(shí)間內(nèi)熄滅電弧，而電弧過電壓問題依舊出現(xiàn)，所以上述方法還難以從根本上處理核光接地過電壓問題，僅能夠相應(yīng)地補(bǔ)償電容電流。XHP消弧器就是利用計(jì)算機(jī)實(shí)施統(tǒng)一監(jiān)控，接著再采用氧化鋅非線性電阻元件以及消弧電阻綜合線電壓予以消弧。該類型的組合線壓消弧設(shè)施并不會影響到系統(tǒng)整體的運(yùn)作方式，不過該保護(hù)方式能夠迅速遏制弧線接地過電壓，迅速消除諧振過電壓。不僅如此，該保護(hù)裝置能夠有效地把系統(tǒng)內(nèi)的全部過電壓控制在相對較低的水準(zhǔn)，如此一來，較之于消弧線圈該保護(hù)裝置具備可觀的限壓能力[4]。針對作用周期長、對系統(tǒng)以及設(shè)施安全帶來較大威脅的電弧接地過電壓，相關(guān)人員應(yīng)該優(yōu)先采取XHP。值得注意的是，因?yàn)榻M合保護(hù)裝置自身的運(yùn)作原理與電網(wǎng)對地的電容電流關(guān)系甚微，所以保護(hù)性能不會因?yàn)殡娋W(wǎng)的運(yùn)作形式的改變有所變動。倘若想要有效地提升整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，此時(shí)就需要在電氣系統(tǒng)中同時(shí)配備消弧線圈以及XHP，如果系統(tǒng)出現(xiàn)間歇性弧光接地問題，那么就要先采取消弧線圈予以補(bǔ)償。倘若補(bǔ)償之后接地電流相對較小，那么電弧就會自行熄滅，保護(hù)環(huán)節(jié)結(jié)束。不過，倘若消弧線圈成效不名校，那么就要求采用XHB來約束弧線接地過電壓。結(jié)語綜上所述，在電氣設(shè)備中，供配電系統(tǒng)過電壓會給電氣設(shè)備帶來一定的危害，因此，需要對過電壓危害問題加以重視起來，積極制定有效的危害防范措施，保障電氣系統(tǒng)的安全性。Reference[1]齊文高.供配電系統(tǒng)的過電壓保護(hù)[J].讀書文摘,2017(25):103.[2]高鵬.現(xiàn)代配電網(wǎng)單相弧光接地過電