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    大型發(fā)電機雷電過電壓的在線分析研究

    2017-05-16 09:37苗子亮
    中國科技縱橫 2017年7期
    關(guān)鍵詞:過電壓雷電發(fā)電機

    苗子亮

    摘 要:本文首先闡述雷電過電壓,接著對發(fā)電機的雷電過電壓進行闡述,然后對發(fā)電機的雷電過電壓分析,最后對現(xiàn)有的雷電過電壓測量方法進行研究。

    關(guān)鍵詞:雷電;過電壓;發(fā)電機

    中圖分類號:TM862 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-2064(2017)07-0134-01

    1 前言

    我國電力系統(tǒng)己步入發(fā)展大電網(wǎng)、高電壓與大機組的時代。大型發(fā)電站在電力系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位,它的安全運營對國民經(jīng)濟的發(fā)展有著非常重要的意義。為了保證不間斷的供電以及高壓設(shè)備的正常運行,在電氣設(shè)備導(dǎo)電部分本身與大地之間,需要有足夠完善和可靠的絕緣。同時,電氣設(shè)備的絕緣若受到損壞,需更換或修復(fù)的時間往往很長,這將造成很大的影響。因此,大型發(fā)電機雷電過電壓的監(jiān)測與分析是非常重要和必要的。

    2 雷電過電壓概述

    雷電是一個非常壯觀的自然現(xiàn)象,由于其強大的破壞性,一直吸引著人們的注意力。云中的水汽電氣化和極性電荷的積累形成雷云,場強的帶電雷電云因為電荷的積累和增加,空氣擊穿電壓,放電雷電云地球,短時間內(nèi),大電流,瞬時功率的特點。偉大的雷電流電氣設(shè)備上危險的過電壓的主要來源,雷電過電壓根據(jù)其原因可分為:直接雷擊過電壓,感應(yīng)雷電過電壓和雷電波入侵過電壓[1]。

    3 發(fā)電機的雷電過電壓

    發(fā)電廠是電力系統(tǒng)的核心,是最重要的電氣設(shè)備在電廠發(fā)電機。發(fā)電機器的安全運行對電力系統(tǒng)的安全性,電源,甚至國民經(jīng)濟的發(fā)展一直是決定性的的地位。雷電問題近年來,事故發(fā)生,發(fā)生器一次雷電傷害,會引起區(qū)域停電事故,造成重大損失。與此同時,發(fā)電機的絕緣損壞,是否需要更換或修復(fù)通常長,它將產(chǎn)生重大影響。尤其是超高壓電網(wǎng)不斷發(fā)展的電網(wǎng)運行大型發(fā)電機的容量和覆蓋,大型發(fā)電機組更重要的影響。

    對于發(fā)電機來說,直擊雷的可能性極小。一般大型發(fā)電機都是經(jīng)升壓變壓器與輸電線路連接供電的非直配發(fā)電機,主要的雷電過電壓是變壓器高壓側(cè)轉(zhuǎn)換到低壓側(cè)的感應(yīng)過電壓。當(dāng)線路遭受雷擊時,發(fā)電機將會受到變壓器高壓側(cè)轉(zhuǎn)換到低壓側(cè)的感應(yīng)過電壓的侵襲,這種過電壓包括靜電磁感應(yīng)、靜電電磁感應(yīng)和電磁感應(yīng)三種分量。靜電感應(yīng)分量是指變壓器高、低壓線圈之間的電容和低壓線圈對地電容(包括發(fā)電機對地電容)之間的耦合感應(yīng)過電壓。電磁感應(yīng)過電壓是由于高壓線圈側(cè)通過了雷電行波所造成的強迫電流,借助于變壓器高低壓線圈之間的電磁感應(yīng)而使低壓側(cè)(發(fā)電機側(cè))產(chǎn)生的過電壓。鑒于電磁感應(yīng)過電壓包括了雷電行波的絕大部分能量,其幅值很大,如果不加以限制,就可能對發(fā)電機的絕緣造成危害。

    為了防止雷電波侵入變壓器高壓線圈,從而損壞變壓器的絕緣,通常都在變壓器高壓側(cè)入口處裝設(shè)一組避雷器。在這種情況下,考慮到避雷器的動作,(不考慮入口電容Cr)??紤]到避雷器安裝地點與變壓器高壓側(cè)入口端之間有一段距離,由連接線的電感和電容以及變壓器入口電容所構(gòu)成的回路可能發(fā)生振蕩,侵人高壓側(cè)線圈的實際過電壓將比避雷器的殘壓高。

    4 發(fā)電機的雷電過電壓分析

    發(fā)電機定子繞組最常見的故障是繞組接地故障,而對發(fā)電機破壞最大的故障是同分支匝間短路,異相分支短路和同相兩分支短路。而沖擊電壓,特別是上升時間短,數(shù)值大的雷電過電壓,又是造成這些故障最大的原因。在實際運行中,雷電過電壓會對大型發(fā)電機定子繞組形成沖擊,使發(fā)電機絕緣安全受到直接的威脅[2]。

    由于雷電過電壓數(shù)值大,上升時間快,時間短,并伴隨著高頻振蕩的特點,為了實現(xiàn)雷電過電壓相對精確的測量,與傳統(tǒng)的分頻器和電磁變壓器是不切實際的。使用適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)傳感器的光纖傳輸技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注和發(fā)展,尤其是在高壓的情況下,脈沖電壓。這主要是由于光學(xué)傳感器有許多優(yōu)點:高壓力和低壓力通過光纖隔離,具有非常高的絕緣水平;抗電磁干擾能力強,可用于強電磁干擾環(huán)境;可以是一個很寬的頻帶,數(shù)字測量結(jié)果容易,便于計算機處理,靈敏度高,傳感器通常小,成本也相對經(jīng)濟等等。可以使用線性電光效應(yīng)的傳感原理,應(yīng)用于高電壓和電磁場測量領(lǐng)域。

    5 現(xiàn)有的雷電過電壓測量方法

    5.1 傳統(tǒng)測量方法

    很多方法測量雷電過電壓,方式有分壓電容電壓、電阻和電阻串聯(lián),并聯(lián)部分壓力,系統(tǒng)壓力微積分,或改善電極間的距離,減少的方法效果的強度電場傳感頭。目前在電力系統(tǒng)主要用于電壓測量設(shè)備電磁式電壓互感器,雖然現(xiàn)在主要用于電力系統(tǒng)電壓測量裝置電磁電壓互感器,但由于其龐大的體積,飽和問題,瞬態(tài)特性等不足,用它來測量大型發(fā)電機出口端雷電過電壓不能保證其瞬態(tài)和準(zhǔn)確性。

    5.2 光纖電壓傳感器

    伴著光伏技術(shù)的發(fā)展,光纖電壓互感器因此而被發(fā)現(xiàn),這個變壓器沒有鐵磁飽和,動態(tài)性能好,高精密測量;高、低電壓之間通過光纖連接,電氣絕緣強度高,體積小,重量輕,不充油,防爆。由于雷電過電壓有很大價值,快速上升的特征時間和振蕩的疊加,所以通常需要測量系統(tǒng)具有很好的響應(yīng),所以雷電過電壓的測量光纖電壓互感器是更合適的選擇。

    6 結(jié)語

    隨著大型發(fā)電機的運行,對大型發(fā)電機雷電過電壓的在線分析和研究很有必要,本文對此進行研究,希望對大家有所幫助。

    參考文獻

    [1]馬月姣.大型發(fā)電機雷電過電壓的在線分析研究[D].四川大學(xué),2004.

    [2]楊琳.發(fā)電機過電壓及其對絕緣老化的影響分析[D].西南交通大學(xué),2008.

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