大型发电机雷电过电压的在线分析研究

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摘 要：本文首先阐述雷电过电压，接着对发电机的雷电过电压进行阐述，然后对发电机的雷电过电压分析，最后对现有的雷电过电压测量方法进行研究。

关键词：雷电；过电压；发电机

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）07-0134-01

1 前言

我国电力系统己步入发展大电网、高电压与大机组的时代。大型发电站在电力系统中占有举足轻重的地位，它的安全运营对国民经济的发展有着非常重要的意义。为了保证不间断的供电以及高压设备的正常运行，在电气设备导电部分本身与大地之间，需要有足够完善和可靠的绝缘。同时，电气设备的绝缘若受到损坏，需更换或修复的时间往往很长，这将造成很大的影响。因此，大型发电机雷电过电压的监测与分析是非常重要和必要的。

2 雷电过电压概述

雷电是一个非常壮观的自然现象，由于其强大的破坏性，一直吸引着人们的注意力。云中的水汽电气化和极性电荷的积累形成雷云，场强的带电雷电云因为电荷的积累和增加，空气击穿电压，放电雷电云地球，短时间内，大电流，瞬时功率的特点。伟大的雷电流电气设备上危险的过电压的主要来源，雷电过电压根据其原因可分为：直接雷击过电压，感应雷电过电压和雷电波入侵过电压[1]。

3 发电机的雷电过电压

发电厂是电力系统的核心，是最重要的电气设备在电厂发电机。发电机器的安全运行对电力系统的安全性，电源，甚至国民经济的发展一直是决定性的的地位。雷电问题近年来，事故发生，发生器一次雷电伤害，会引起区域停电事故，造成重大损失。与此同时，发电机的绝缘损坏，是否需要更换或修复通常长，它将产生重大影响。尤其是超高压电网不断发展的电网运行大型发电机的容量和覆盖，大型发电机组更重要的影响。

对于发电机来说，直击雷的可能性极小。一般大型发电机都是经升压变压器与输电线路连接供电的非直配发电机，主要的雷电过电压是变压器高压侧转换到低压侧的感应过电压。当线路遭受雷击时，发电机将会受到变压器高压侧转换到低压侧的感应过电压的侵袭，这种过电压包括静电磁感应、静电电磁感应和电磁感应三种分量。静电感应分量是指变压器高、低压线圈之间的电容和低压线圈对地电容（包括发电机对地电容）之间的耦合感应过电压。电磁感应过电压是由于高压线圈侧通过了雷电行波所造成的强迫电流，借助于变压器高低压线圈之间的电磁感应而使低压侧（发电机侧）产生的过电压。鉴于电磁感应过电压包括了雷电行波的绝大部分能量，其幅值很大，如果不加以限制，就可能对发电机的绝缘造成危害。

为了防止雷电波侵入变压器高压线圈，从而损坏变压器的绝缘，通常都在变压器高压侧入口处装设一组避雷器。在这种情况下，考虑到避雷器的动作，（不考虑入口电容Cr）。考虑到避雷器安装地点与变压器高压侧入口端之间有一段距离，由连接线的电感和电容以及变压器入口电容所构成的回路可能发生振荡，侵人高翰嘞呷Φ氖导使电压将比避雷器的残压高。

4 发电机的雷电过电压分析

发电机定子绕组最常见的故障是绕组接地故障，而对发电机破坏最大的故障是同分支匝间短路，异相分支短路和同相两分支短路。而冲击电压，特别是上升时间短，数值大的雷电过电压，又是造成这些故障最大的原因。在实际运行中，雷电过电压会对大型发电机定子绕组形成冲击，使发电机绝缘安全受到直接的威胁[2]。

由于雷电过电压数值大，上升时间快，时间短，并伴随着高频振荡的特点，为了实现雷电过电压相对精确的测量，与传统的分频器和电磁变压器是不切实际的。使用适当的光学传感器的光纤传输技术越来越受到人们的关注和发展，尤其是在高压的情况下，脉冲电压。这主要是由于光学传感器有许多优点：高压力和低压力通过光纤隔离，具有非常高的绝缘水平；抗电磁干扰能力强，可用于强电磁干扰环境；可以是一个很宽的频带，数字测量结果容易，便于计算机处理，灵敏度高，传感器通常小，成本也相对经济等等。可以使用线性电光效应的传感原理，应用于高电压和电磁场测量领域。

5 现有的雷电过电压测量方法

5.1 传统测量方法

很多方法测量雷电过电压，方式有分压电容电压、电阻和电阻串联，并联部分压力，系统压力微积分，或改善电极间的距离，减少的方法效果的强度电场传感头。目前在电力系统主要用于电压测量设备电磁式电压互感器，虽然现在主要用于电力系统电压测量装置电磁电压互感器，但由于其庞大的体积，饱和问题，瞬态特性等不足，用它来测量大型发电机出口端雷电过电压不能保证其瞬态和准确性。

5.2 光纤电压传感器

伴着光伏技术的发展，光纤电压互感器因此而被发现，这个变压器没有铁磁饱和，动态性能好，高精密测量；高、低电压之间通过光纤连接，电气绝缘强度高，体积小，重量轻，不充油，防爆。由于雷电过电压有很大价值，快速上升的特征时间和振荡的叠加，所以通常需要测量系统具有很好的响应，所以雷电过电压的测量光纤电压互感器是更合适的选择。

6 结语

随着大型发电机的运行，对大型发电机雷电过电压的在线分析和研究很有必要，本文对此进行研究，希望对大家有所帮助。

参考文献

[1]马月姣.大型发电机雷电过电压的在线分析研究[D].四川大学，2004.

[2]杨琳.发电机过电压及其对绝缘老化的影响分析[D].西南交通大学，2008.