钢铁厂电气设备运行中的过电压及防护措施

新余钢铁集团建设公司 张平新

钢铁厂电气设备运行中的过电压及防护措施

新余钢铁集团建设公司 张平新

电力能源是工业生产正常开展的必要能源，社会建设需求的不断扩大，使得电气设备在工业生产中的应用越来越广泛，从当前的钢铁厂发展状况来看，电气设备在使用过程中存在多种故障问题，对这些问题进行分析，发现因过电压引起的故障现象所占比重较大，针对这种现象必须制定有效的防护措施。文章阐述了过电压的基本概念以及过电压保护，分析了钢铁厂电气设备运行中的不同类型过电压现象，并提出了相关防护措施。

钢铁厂；电气设备；过电压；防护措施

钢铁厂电气设备在运行时会因为自身故障或者外界因素的影响出现过电压现象，钢铁厂的电力系统的中性点与接地网一般情况下是不连接的，当系统中存现故障电压时会引起单相放电，出现电磁扰动产生过电压；钢铁厂电力系统中电网线路较长，大多数都是暴露在自然环境中的，线路所经过的区域比较空旷，在雷雨天气很容易受雷电干扰，造成厂内电气设备过电压现象。当电气设备出现过电压现象时会影响钢铁厂的正常生产，造成严重的经济损失，并且存在较大的安全隐患，所以必须采取有效的防护措施。

1. 过电压概念及过电压保护

1.1过电压概念

过电压是指电气设备在运行时，其实际电压因线路故障问题出现过高现象，超过了正常工作电压，进而引发设备运行异常，对设备的正常工作造成了影响。过电压现象的形成原理是电磁扰动，通常是负荷投切造成的，当电气设备在电磁扰动作用下，其电压均方根值连续1分钟超过正常工作电压的10%的时候，就称之为过电压现象。根据引起过电压原因的不同，可以将其分为内过电压和外过电压两种，在出现过电压现象时必须找出根本原因所在并制定针对性的防护措施。

1.2过电压保护

过电压保护是指当电气设备的电压超过正常工作电压时，为避免线路其他故障问题电源会自动断开，或者采取相应措施将电气设备电压控制在额定范围内，从而实现对电气设备的保护作用。电力系统中电气设备和元件较多，且彼此之间联系紧密，在进行过电压保护时要根据不同设备和元件的特性采取针对性的保护措施，提高设备和元件的运行性能。雷击是引发过电压现象的主要因素之一，究其根本原因是线路中的绝缘子在长期的使用过程中，其绝缘性能会逐渐减弱，无法对线路形成良好的绝缘作用，线路在雷电天气会受到雷击而发生断线事故；除此之外，有些绝缘子中含有硅橡胶材料，这种材料在受到雷击后会因为高温发生烧熔现象，绝缘子的正常工作性能被破坏。为了保护线路免受雷击影响，保证绝缘子性能正常发挥，需要采取过电压保护措施，在线路和电气设备上安装保护装置，降低雷击的影响。

2. 钢铁厂电气设备运行中的过电压分类

2.1内过电压

内过电压是基于电力系统自身来说的，是由于运行方式发生改变引起的，主要分为暂态过电压、操作过电压和谐振过电压等。

2.1.1暂态过电压

暂态过电压又叫做工频过电压，是指电气设备的运行电压出现暂时性的升高超额现象，随后立即恢复正常。常见暂态过电压主要有三种，当线路中发生弗兰梯效应时，电网运行方式的突然改变使得线路中的电压存在不相等情况，线路末端电压过高，进而引起过电压。当线路中出现不对称短路接地故障，三相线路中没有出现接地故障的单相或者两相线路电压会升高，超过正常运行电压。电力系统在运行时突然将线路负荷甩掉，电压没有及时调整而出现过电压。

2.1.2操作过电压

操作过电压常见于断容器操作过程中，线路的突然短路也会造成操作过电压，操作过电压的出现是瞬时性的，在出现之后呈快速衰减变化形式，但是过电压现象特征却比较明显。造成操作过电压的原因常见的有四种，在切断空载线路时，如果线路中仍然有残余电压可能会引发过电压现象；空载线路在切断的瞬间，回路中的高频振荡会引起过电压；在切断空载变压器的时候，变压器在磁场的作用下还存在电压，也会出现过电压；如果电网中的中性点没有与接地网相连接，单相可能会出现电弧接地引起线路中电压升高，出现过电压现象。

2.1.3谐振过电压

谐振过电压是电力系统中的电感、电容等元件的运行方式或者参数不符合线路正常运行需求，与电源频率发生谐振，在谐振的作用下会出现长时间的过电压现象，根据谐振回路的不同，可以将谐振过电压分为线性谐振、参数谐振以及铁磁谐振三种类型，由电感元件和电容元件组成的线性谐振回路中，电感元件可以有铁芯，也可以无铁芯，电感参数呈线性变化；有电感元件和电容元件组成的参数谐振回路中，电感参数呈现周期变化形式；铁磁谐振回路中的电感元件有铁芯存在，电感参数呈非线性变化。

2.2外过电压

外过电压主要是指雷击引起的过电压，也叫作大气过电压，根据雷电影响方式的不同可以将其分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。

2.3直击雷过电压

直击雷过电压是指雷电直接作用在钢铁厂电力系统线路中或者电气设备上，在导体的作用下，雷电电流会流入到线路中去，在雷电击中的瞬间造成线路电压过高。因直击雷引起的过电压的电压值是非常高的，会对电气设备造成严重影响，当电压过高时，电气设备运行时的温度就会过高，很容易出现火灾，对电气设备造成无法修复的损害，除此之外还会破坏电气设备的绝缘装置性能，造成较大的安全隐患。

3. 感应雷过电压

感应雷过电压是指大地在雷电的作用下具有了一定的电压，与线路之间存在电磁感应，大地在放电过程中自由电荷增多并向线路两段移动，导致线路中电压升高进而引发电气设备过电压现象。线路中的感应过电压数值较大，会对电气设备的工作性能造成严重影响，不利于钢铁厂的正常生产。

钢铁厂电气设备运行中的过电压防护措施：

3.1内部过电压防护措施

钢铁厂在设计规划电力系统运行线路的时候，要根据实际需求和相关规范将中性点连接到接地网中，并做好电阻的接地处理；针对电气设备故障引起的过电压现象，制定有效的防范措施，避免出现电压过高现象，对电气设备形成保护作用；处理好线路中三相之间的关系，避免出现接地故障时其他单相线路或者两相线路中的电压升高；在切除空载线路和变压器时，要保证断路器动作是同步完成的；在选择断路器时，对其灭弧能力进行比较，选择性能更好的一种；破坏电感元件、电容元件与电源频率之间的谐振条件，避免因谐振作用出现过电压；除此之外还需要在线路中安装电压保护装置，对电气设备形成良好的保护作用。

3.2外部过电压防护措施

因为造成外部过电压的原因主要是雷击，所以就需要对钢铁厂附近的雷雨天气资料进行收集、整理，在规划线路时尽量避开雷击频发区域，在线路中选择合适的避雷装置和过电压保护装置，做好线路的接地处理工作，通过对雷击电流进行引导和泄流，减少雷击对电气设备正常运行的影响。在安装避雷装置和过电压保护装置的时候，需要对电气设备的各相运行参数进行全面了解，保证电气设备与避雷装置以及过电压保护装置连接的科学性。为了防止雷电天气时大气中的自由电荷进入到线路中去，引起线路电压升高，可以在线路中进电开关处安装避雷装置，对线路电压起到控制作用。如果线路的中线点没有与接地网连接，通过在线路中安装消弧线圈，可以有效减少雷击对电气设备正常运行的影响。

4. 结束语

钢铁厂正常生产活动的开展需要依靠电气设备的正常工作才能实现，只有对电气设备过电压现象进行全面、详细的分析，找出引起过电压现象的原因所在，并根据具体原因做好采取针对性的防护措施，才能有效避免因电气设备自身运行或者雷击现象而引起的过电压，对电气设备形成有效的保护作用，为钢铁厂的正常生产提供电力保证，促进钢铁厂的稳定、快速发展。

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