工厂供电系统过电压保护优化研究①

申勇

(甘肃农垦药物碱厂有限公司 甘肃武威 733006)

供电系统是工厂维系运作的根本，各类电子设备、机械设备等，必须依靠电力能源实现自身驱动。鉴于供电系统所起到的重要性，工厂管理部门一般针对其设定专业防护体系，防止内部及外部的干扰对供电系统造成损坏，影响工厂的正确运行。但尽管在多重保护措施下，供电系统仍存在严重的安全隐患问题，其中以过电压所导致的问题最为严重，当因为外部原因令系统内部所能承载的电压瞬时加大，当产生的过电压、过电流超出设备预期的荷载值时，则发生严重的安全事故，降低工厂的经济效益。本文则是针对外部过电压对供电系统所造成的伤害进行分析并作出相应的优化举措，确保工厂内电子设备的正常运行。

1 工厂供电系统过电压产生机理

从电力供应角度来讲，其实保证工厂运行的基础，但同时整个供电系统的承载性较弱，易受到外界环境的影响，当系统产生过电压现象时，瞬间电压值可达到几十万伏，令设备产生短路甚至烧毁的可能，为工厂带来严重的经济损失。除供电系统内部影响因素外，最常见的过电压产生形式自然环境中的雷电，雷电所产生的感应雷、直击雷等直接作用于电力设备中，如设备防护措施不足，雷电造成的强大电压，在瞬时间将击穿设备。一般来讲，雷电在于设备接触的过程中，在固定的空间内将产生较为强大的磁场，当磁场或者是静电场在设备内部形成一个高电阻电磁回路时，则设备内的某一个高电阻点将产生较大的热能，造成设备的损害。

2 供电系统过电压保护装置的选取

氧化锌避雷器是目前应用最广泛的避雷设施，以氧化锌为压敏电阻的元器件，可在供电系统中形成开合保护作用，且在常态下具有极高的通流能力以及响应速率等。与传统的管体避雷设施、阀体避雷设施相比较，氧化锌避雷器经由长时间的运行，工作性能仍可保持初始状态，设备应用范畴较广，可依据电压状态及时作出响应，最大限度的避免电子设备因为过载电压、过载电流等造成损坏。氧化锌避雷装置具备以下特点。

第一，保护性。氧化锌避雷装置在整个避雷体系中具有最高的非线性伏安特性，此类特性令装置本身可与电路运行状态进行高度契合，当电路系统处于平稳状态时，装置处于相对短路状态，当电路系统的电流呈现出过载状态时，则装置将对电压起到限制作用，通过吸收一部分能量，令经由装置后的电流在电路系统的运行范畴内。第二，机械性。此类装置内部结构简便，且稳定性较高，可适用在各种机械动力复杂的环境中。第三，可靠性。氧化锌装置采用的是密闭式组成，使用过程中，受到外界环境的影响因素较小，可有效提升装置的使用寿命。

氧化锌避雷器也存在一定缺陷，装置内部阀片元件不存在缝隙间接，令设备本身长时间处于恒流状态下，在长时间使用下，装置内温度过高，将加速设备的老化。由理论值测定得出，当装置在过电压临界点之上时，如过电压期间内所产生的能量损耗一直大于装置内散热系统所散发出的能量时，则表明装置内部热量处于聚集状态，此时将加速设备的老化，当装置在过电压临界点之下时，反之，则装置内的温度将逐渐降低。鉴于此种现象，部分厂家在生产过程中，会陷入一个以提高装置过压临界点的极限值来提升避雷性能的误区，此种状态并未将其他因素考虑到系统运行中，如避雷装置处于潮湿环境中，则装置内部的阻性电流将增加，令装置面临着失效的严重问题。

3 工厂供电系统过电压保护优化研究

3.1 高压电网系统中安装

在高压电网系统中安装时，氧化锌避雷器的两端应分别与大地、待保护线路相连接，针对不同电能输送的电网选取相应功率的避雷装置，且应将保护线路对大地的电压进行测量，避雷装置的电压荷载值应高于间差值的1.5倍，确保避雷器可精准的测量出线路电压值是否在额定基准内，令装置响应范畴在电网系统的工作体系下。

图1 TT系统避雷器安装图示

在实际安装中，考虑到雷电作用于电力设备上将产生较大的电流、电位梯度等，即便是短距离的导线，两端的电位值仍存在较大差距，为此，避雷装置必须靠近且与变压器呈并联接入状态。为更好的降低电阻，可在设备与大地之间连接接地棒等导电设施，其起到分流作用，又可减小导线长度。此外，当避雷装置、变压装置之间的距离差较小时，当外部雷电作用于装置时，产生的波形属于相似状态，为提升变压器的工作性能，应保证变压器的荷载能力大于避雷装置，当接收到过电压、过电流时，降低设备被击穿的风险。

3.2 低压电网系统中安装

在低压电网TT系统（即为电源中性部位、设备外漏可导电部位直接接地）中，氧化锌避雷装置一般安装在负载侧，如图一所示，中性线在引出以后呈现出相对绝缘，此时在雷电作用下，中性线将面临着一定的过电压冲击。为对整体线路起到保护作用，应在中性线、相线与大地之间，安装避雷器，且应将避雷装置的工作电压设定为低压电网额定电压的1.25倍作用（低压电网额定电压通常为220V）。

在低压电网TN系统（设备外漏可导电部位与中性部位连接，而中性部位与大地连接）中，中性线是承载电路导电的重要装置，要想三相电网系统内规避过压风险，只需将避雷装置与电网系统的相线与保护线连接即可，同时应保证避雷装置的工作电压设定为低压电网额定电压的1.25倍作用（低压电网额定电压通常为220伏）。

4 结语

综上所述，大多数工厂运行过程都离不开电力能源的支持，持续性、稳定性的供电形式也是维系工厂生产的基准之一。为最大限度的保证工厂供电系统不会受到外部环境的干扰，技术人员应针对易发生问题的环节制定相关举措，通过技术工艺的创新与应用，提高设备的应用性能，为工厂的运行提供基础保障。