变电站过电压保护分析与对策
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇变电站过电压保护分析与对策范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘 要：过电压是指电力系统在运行中部分电压升高，超过设备的最高工频运行电压值。过电压可能损坏设备，导致长时间停电事故，甚至威胁工作人员的生命安全。加强过电压防范，采取相应的保护措施，是保证电力系统正常运行的重要途径。
中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）12-0128-02
电力系统在运行时，由于系统操作或系统故障，出现短时间的过电压，容易造成电气设备如发电机、变压器等绝缘破坏，发生电气设备损坏事故。综合自动化、通信自动化等系统在变电站二次弱电系统中得到广泛应用，自动化系统电子设备工作电压低，电流仅在微安级别，敏感性高，对电雷等电磁脉冲、过电压耐受力低，当过电压超过一定限度以及过电压产生的磁场达到一定阈限时，系统设备容易失灵，甚至元件或整体设备损坏。
1 过电压的形式及影响
变电站过电压的主要形式分为外部过电压和内部过电压，外部过电压主要指雷击过电压，雷击过电压主要通过直击过电压、感应过电压两种方式对变电站产生影响。雷电直击导线或系统设备，引起幅值高、陡度大的过电压，对设备绝缘产生破坏，造成设备损坏。雷电击中变电站附近建筑物时，产生电磁感应，在设备上产生过电压，即雷击感应过电压，对电压级别低的电力系统破坏极大。
内部过电压主要是由电力系统内部运行方式改变引起的，主要有工频过电压、谐振过电压、操作过电压。当系统出现短路或断路器断开然后重新达到某种稳定状态，在这个过程中出现的过电压称为工频过电压，也称暂态过电压。
2 低压系统接地防护
低压系统接地防护是变电站过电压保护的基础设施，需要严格按照地网建设标准，将接地电阻控制在4 Ω以内，使用联合地网方式建设变电站的控制室接地网，设置环型地母线，接地汇集各种电位；针对变电站所在区域的地质条件进行回填土等工作，适当增加接地线的数量，地线的材料和焊接质量必须严格控制；变电站的继电保护装置需要在电缆夹层内设置大于100 m2的铜排，较高电压的变电站的铜排需要延长，以达到高频保护的效果。
3 母线系统谐振过电压防护
母线系统谐振过电压产生的原因主要是：电压互感器伏安特性不佳；母线上有电缆线路；开关质量存在问题；倒闸操作会引起铁磁谐振等，其根本原因在于系统中的变压器或电压互感器存在铁磁电感，铁芯饱和时就会产生谐振过电压，对母线系统设备造成威胁。
母线系统谐振过电压防护需要从系统的技术设备上进行改进。需要对系统对地电容参数、TV励磁特性等进行计算，与谐振范围进行比较，判断发生谐振的可能性；选择伏安特性好、贴心不易饱和、励磁感抗优良的电压互感器；安装消谐器等防止谐振过电压，例如LQX系列消谐器主要安装在6～35 kV电压互感器（PT）中，在电压互感器中性点与地之间，其体积小、强度高、便于安装，还可直接用于户外，具有良好的消谐效果；定期进行设备检修，确保倒闸操作正确、断路器的灭弧能力正常和动作同时；减少TV接地数；外部避雷与内部避雷相结合，在变压器、电压互感器等设备中安装避雷器，进一步防范雷击过电压。
4 变电站二次系统过电压防护
4.1 过电压保护设计
IEC（国际电工委员会）认为防雷方式主要包括外部防雷和内部防雷。外部防雷系统主要由避雷针、引下线、接地系统组成，防止变电站受到雷电直击。内部防雷主要针对雷电的侵入或其他内部过电压损坏设备。IEC内部防雷系统对进行EMP分区，在设备的电源线、信号线、数据线等内装入防雷和过电压装置，能有效防止雷电波侵入、电压反击、浪涌过电压等对系统设备造成损坏。
浪涌过电压保护器采用串联和并联的接线方式，对暂态过电压进行防护。串联连接方式相对并联连接方式具有一定的弊病，当通讯数据串入浪涌过电压保护器时，常因为信号不匹配或信号干扰造成数据无法正常传输，需要对传输情况进行反复检查，及时发现故障，更换浪涌过电气保护器。并联连接方式不会产生数据传输问题，但技术要求较高。
4.2 站用电系统过电压保护
变电站的通信调度系统的供电设备为交流电源或直流电流，在整流环节，往往使用的电容容量大，能够吸收一定量的瞬态过电压。在站用变压器和馈电屏之间需要采用屏蔽电缆，保证设备接地状态良好。为完善现代防雷系统，还需要采用回路分流措施。设备与保护接地一般相同的接地装置，且处于LPZOB区，该区电磁脉冲强烈，对设备影响较大。站用变压器中防雷器虽然能阻止一定量的侵入波，但是线路残压高，当变电站受到雷击时，线路耦合，电位升高，反击过电压仍然较高，变压器的高压侧的电压更高，这些都迫使通信调度系统对供电回路采取一定的过电压保护。
雷电对变电站的影响根据距离主要可以分为两个区域，雷击发生在2 km内对变电站的影响大大超过2 km以外的范围，对雷电防护的区域也分为B、C两个级别进行分流保护。在B级防雷区需要使用通流容量大的防雷装置，不仅能将雷电流泄散入地，还能将过电压减小能设备可承受范围内。在C级防雷区，一般采用残压较低的防雷装置，能有效将回路中残余雷电流泄散入地，从而降低电压，对设备起到保护作用。系统电源过电压防护主要需要对雷电抑制和操作在电源回路上产生的过电压进行防护。
4.3 综合自动化系统过电压保护
微机型综合自动化系统对过电压的承受能力很低，只有对变压器高压侧的避雷器残压进一步抑制到系统设备能够承受的电压范围内，达到设备绝缘需要水平，才可能实现综合自动化系统的过电压保护。另外由于电位的上升，系统感应到的电源回路过电压也远高于设备的承受范围，需要在系统交流回路上空气开关处安装相应的浪涌过电压保护器。
4.4 不间断电源设备（UPS）过电压保护
系统内部的计算机、集线器、监控设备等的电源一般采用交流供电设备或滞留供电设备，在承受过电压时容易损坏，导致断电，影响系统正常运行，需要使用UPS过电压保护。在UPS前端安装C级单相或三相电源浪涌过电压器。
4.5 通信接口过电压保护
通信接口设备对过电压极其敏感，一旦遭遇过电压设备变得十分脆弱，且设备往往绝缘耐受水平低，极易损坏。通信接口与有限信号线、数据线、测量线、控制线相连，线路多处于LPZOB区或穿过LPZOA区，雷击感应过电压强，信号容易受到干扰。当电磁场增加到一定范围时，计算机设备容易误动，数据传输遇阻甚至丢失数据信息。
5 结 语
变电站过电压防护是保障电力系统安全、正常运行的重要措施，在新时期电力系统自动化过程中，变电站过压防护是一项技术难题，需要在运行实践中，不断根据变电站的具体条件，设计过电压防护系统，定期进行设备检修，总结技术经验。
参考文献：
[1] 李小强.电力系统变电站设备过电压保护问题探讨[J].中国科技财富，2011，（24）.
[2] 李善文，邹琳.500 kVGIS变电站雷电过电压保护的相关问题探讨[J].机电信息，2010，（12）.
[3] 古晓丽.东江水利枢纽110 kV变电站主变中性点过电压保护方式的选择[J].广东水利水电，2008，（3）.
[4] 李谦，肖磊石.电压互感器柜内过电压保护器烧损事故分析及反措建议[J].广东电力，2013，（26）.
[5] 卢广健，潘健勋.变电站运行与过电压保护分析[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2011，（28）.