水電廠電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施研究分析

曹俊濤 許楊

摘 要：文章通過分析某水電廠電器一次設(shè)備過壓的實(shí)例，進(jìn)而對水電廠電氣一次設(shè)備過電壓的相關(guān)保護(hù)措施進(jìn)行了歸納和總結(jié)，通過由特殊向一般的類型化演繹，可以給同類電廠電氣一次設(shè)備防過電壓設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：過電壓；并聯(lián)電抗器；避雷器

某水電站位于中國云南省云縣與景東縣交界的瀾滄江中游，那果河支流入口下游1.5km處，上距漫灣電站直線距離70km，距昆明市直線距離約270km。該工程以發(fā)電為單一開發(fā)目標(biāo)。碾壓混凝土溢流重力壩，最大壩高115m，總庫容9.4億立方米，裝機(jī)容量135萬千瓦，年發(fā)電量59.31億kW·h。待上游的小灣電站建成后，年發(fā)電量可增加到70.2億kW·h。聯(lián)合單元接線是發(fā)電機(jī)與變壓器之間連接所選擇使用的一種方式。

1 過電壓簡介

過電壓是指在超過正常運(yùn)行電壓，該電壓可以使電力系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備或者絕緣設(shè)備失去保護(hù)或者絕緣的作用。過電壓可分為內(nèi)部過電壓和雷電（外部）過電壓兩部分?？蛰d線路可分為閘過電壓、分閘過電壓及空載線路合閘過電壓等，較為常見的有電弧接地過電壓。持續(xù)時(shí)間很長的諧振現(xiàn)象在系統(tǒng)電感、電容參數(shù)配合不當(dāng)?shù)那闆r下及電壓升高，統(tǒng)稱為諧振過電壓，較為常見的包括參數(shù)諧振過電壓、鐵磁諧振過電壓及有線性諧振過電壓。水電廠電磁一次設(shè)備損壞或者因?yàn)橥ｋ姷哪馗刹靠杀苊獾囊蛩?，均會引起過電壓發(fā)生。因此做好電氣一次設(shè)備的過電壓保護(hù)措施就顯得尤為重要。

1.1 輸電線路和過電壓的引起情

長距離輸電線路包括外送線路（以下簡稱三長線）三板溪水電廠超高壓即屬此類，對三長線過電壓的相關(guān)問題進(jìn)行研究分析，其充分的保證了該水電廠電力外送安全。總而言之，需要對超高壓長距離輸電線路進(jìn)行保護(hù)，防止其出現(xiàn)過電壓，以下幾種情況極易出現(xiàn)過電壓，因此需要對其進(jìn)行多加注意和方法：①操作線路斷路器引發(fā)的過電壓，稱之為操作過電壓；②空長線電容效應(yīng)，若使用負(fù)荷效應(yīng)或者不對稱接地等，以上因素單獨(dú)作用或者組合作用均會引起工頻過電壓現(xiàn)象發(fā)生；③運(yùn)行機(jī)組帶空長線時(shí)，極易導(dǎo)致水電廠發(fā)生自勵(lì)磁，從而引起過電壓發(fā)生。

1.2 三長線計(jì)算引發(fā)自勵(lì)磁

某水電廠三長線單機(jī)帶空長線運(yùn)行時(shí)，可以根據(jù)三板溪發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁計(jì)算得出結(jié)果，在這一次線路并聯(lián)電抗器激活的時(shí)候，便會導(dǎo)致自勵(lì)磁發(fā)生，若是該線路的兩端裝置設(shè)為1500MV，同時(shí)聯(lián)電抗器，那么將會便面自勵(lì)磁的發(fā)生，但是若在另一端若是并聯(lián)電抗器，那么就會發(fā)生自勵(lì)磁就會發(fā)生。所以，若要防止出現(xiàn)發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁如何在運(yùn)行退出時(shí)避免，那么便需有效的、合理的安排機(jī)組運(yùn)行方式。

2 水電廠防雷擊設(shè)備

2.1 出線設(shè)備

三長線采用架空地線方式來降低線路雷擊次數(shù)是為了減少降低雷電制劑電路幾率，同時(shí)降低絕緣子閃絡(luò)次數(shù)，通過降低以上因素便可降低因?yàn)槔讚粢l(fā)的線路跳閘次數(shù)。某塔頂若是設(shè)有避雷針，那么避雷針通過其與全廠接地電網(wǎng)相連，避免電氣設(shè)備遭雷擊。

2.2 發(fā)電機(jī)出口斷路器與廠用電開關(guān)

其中HEC3型發(fā)電機(jī)在電線出口中會有斷路器，這種斷路器是發(fā)電公司都經(jīng)常采用的這種絕緣設(shè)備，在發(fā)電機(jī)的兩端的電容器裝置，需要進(jìn)行降低電壓的操作，除了這樣的操作方式，還需要進(jìn)行增加斷電器滅弧的能力，這樣能夠有效的進(jìn)行開關(guān)。另外如果采用大容量的高壓線的限流進(jìn)行熔斷組合的時(shí)候，需要進(jìn)行變壓器高的測壓保護(hù)，其中這種保護(hù)裝置中需要進(jìn)行高能氧化鋅電阻的限壓性或者采用一定性能的快速滅弧的限制行動，這種方式的操作一般都要小于2.5倍的額定相電壓，進(jìn)行設(shè)備的安全保護(hù)中包括了絕緣設(shè)備的安全保護(hù)，需要在其中輸入電流對變壓器的弧壓進(jìn)行保護(hù)，采用這種方式以后，氧化鋅的電阻會逐漸邊小，采用10千伏的開關(guān)能夠產(chǎn)生真空短路的情況，在這個(gè)過程中需要對開關(guān)的本體進(jìn)行過壓的保護(hù)，不要出現(xiàn)超過電壓的現(xiàn)象。

2.3 發(fā)電機(jī)中性的主要特點(diǎn)

對于某水電廠中發(fā)電機(jī)中節(jié)點(diǎn)進(jìn)行變壓器的接地方式中，對于接地的線路需要采用深圳華力特電氣有限公司生產(chǎn)的設(shè)備，設(shè)備的變比為15.75/0.173，其中二次側(cè)電阻為0.1歐姆。進(jìn)行接地變中的設(shè)置可以有效的保證不超過額定電壓，這樣在發(fā)電機(jī)的中性絕緣墊中要求采取一定的措施進(jìn)行降溫。采用同樣的操作方式能夠增大電路的返回效率，對電壓的值會出現(xiàn)逐漸降低的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)的絕緣性能降低。

3 關(guān)于輸電線路出現(xiàn)問題的歸納

對于500千伏的兩端并聯(lián)抗電器的裝置，其中出線平臺中需要采用GIS的母線裝置進(jìn)行避雷的設(shè)置，如果在其中的操作出現(xiàn)線路合閘胡總額線路出口部分出現(xiàn)的電壓過高的現(xiàn)象，需要采用一定的措施進(jìn)行防止工作，對于電廠的設(shè)置會遭受各種雷電沖擊波的影響，這種方法設(shè)置是非常重要的，需要注意其中防止出現(xiàn)全面的聯(lián)合抗電氣的現(xiàn)象，其中變壓器和帶電感應(yīng)器中需要進(jìn)行互相制約，保證10千伏的母線能夠進(jìn)行有效的操作。其中需要注意以下幾種問題。

（1）在這個(gè)過程中，需要研究電氣出現(xiàn)過壓的現(xiàn)象，避雷器的防護(hù)需要進(jìn)行一定的參數(shù)配合，其中的過壓水平要大于避雷器中的電氣保護(hù)水平。

（2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免應(yīng)電網(wǎng)參數(shù)組合不當(dāng)而引起諧振過電壓。

（3）對于電廠進(jìn)行設(shè)置，要從內(nèi)部的防壓的方面進(jìn)行考慮，保證內(nèi)部的電壓要在穩(wěn)定的狀態(tài)，如果不出現(xiàn)一定的問題，保證安全運(yùn)行就不用采用這種措施。

（4）進(jìn)行電廠外送線路工頻分析，具有很重要的意義。在電壓升高這個(gè)過程中需要允許出現(xiàn)工作電壓和出線斷路器并聯(lián)合閘電阻大小的選擇，出現(xiàn)這種情況將影響設(shè)備的絕緣程度或者增大了電阻的熱容量，降低了絕緣的程度。

4 結(jié)束語

對于水電廠電氣一次設(shè)備過電壓保護(hù)措施而言，需要在步驟上和做法上采用技術(shù)和設(shè)備共同配合，更需要通過對個(gè)例的利弊進(jìn)行分析后得出結(jié)論和解決辦法。

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