工厂供电系统过电压保护优化研究

工厂供电系统过电压保护优化研究

徐 艳

中国石油化工股份有限公司济南分公司 山东济南 250000

摘要：工厂内供电系统是保证工厂运行的，如果供电系统在长时间、高荷载的运作情况下，装置内部的电子元器件灵敏度将降低，降低设备的安全性能，特别是在外部雷电作用下，产生的过电压与过电流等，将令设备内部供电线路产生瞬时的电流荷载，加大设备被击穿损毁的风险，令工厂无法持续运作。基于此，本文对工厂供电系统过电压产生机理与供电系统过电压保护装置的选取进行论述，对过电压保护装置的选取形式进行分析，并从高压网、低压网两个方面，对安装优化措施进行研究。

关键词：供电系统;过电压保护;优化研究

引言

随着我国电力技术的不断提高，电压等级不断提升，一旦供电系统遭受雷击，将严重影响供电系统的安全、稳定运行，进而影响工厂的正常运行。工厂电气设备随着技术的提升，元器件性能大幅提升，尺寸则大大下降，进而带来耐过电压能力弱等问题，因此对工厂电器设备进行必要的过电压保护十分必要。由于雷电高电压、大电流、瞬态性等特点，需要在供电网络安装避雷器进行保护。在工厂供电网络中，常用避雷器为氧化锌避雷器，但其容易受到外界环境的影响，长时间不维护容易产生老化、受潮、损坏等问题，因此需要对避雷器的运行情况进行在线监测，并对系统进行适当的改造优化，进而维护工厂供电网的稳定运行。

1工厂供电系统过电压发生的机理

就工程的电力系统供应而言，供电系统是确保工厂高效运行的重要基础，然而，会让整个系统的承载性能变得十分脆弱，且受到外部因素的影响，如若发生过电压的情况，会让瞬间电压值到达几十万伏，容易烧毁设备或导致设备发生短路的情况，极易造成很大的经济损失。除了相关的内部因素的影响之外，雷电是产生过电压的主要原因，且感应雷、直击雷等都会作用于电力设备，如，设备的防护措施不够，导致雷电会产生较大的电压，其会瞬间将设备击穿。一般条件下，雷电是设备接触时在固定空间中会产生的一种强大磁场，等到磁场或静电场在设备内会产生高电阻的电磁回路时，某个高电阻点就会滋生强大热能，会对设备产生强烈的损害。

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。

2.1保护性

氧化锌避雷器属于当前最为先进的过电压保护设备，其具有非线性伏安的基本特性，基于正常电压条件下，内部电流是微安级别。受到过电压的相关冲击之后，过电流会借助避雷器来降低电压，利用残压来保护相关的设备，会对设备产生很大的限制，等到释放完能量后，可采取自我修复的方法来恢复到高阻态，以更好地保护电网。

2.2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,且抵抗地震、雨雪与拉力的性能较为突出。

2.3抗污能力强

伴随着工业化经济的发展，颗粒尘埃相对较多，污染物会聚集到避雷器表面，这样会泄漏一定的电流，也会影响到避雷器的应用寿命。由于避雷器的抗污性能比较强，可保证避雷器可以可靠而稳定的运行。

2.4可靠性

在使用氧化锌避雷器时，应使用密封胶，主要是为了提高避雷器的密封性，以保证避雷器可以高效而安全的运行。

氧化锌避雷器也存在一定缺陷，氧化锌避雷器在正常运行中，由于受潮而产的损坏占比过半，比外避雷器老化、阀片温度系数过大等也是造成避雷器故障的重要原因。研究表明，避雷器受潮导致其内部氧化物阀片老化，进而降低避雷器非线性特征。整体来看，造成金属氧化物避雷器运行故障的主要原因有老化现象、热击穿现象、受潮现象、受气候影响、避雷器外套表面的污秽状况等。金属氧化物避雷器运行故障的原因能够通过高次谐波测量来确定，因此对MOA在线监测，对降低金属氧化物避雷器运行故障十分必要。

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。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供电网络过电压保护系统应用效果分析

将优化改造后的氧化锌避雷器与在线监测系统应用于工厂供电网络过电压保护实践中发现，这种优化改造方法不用拆卸避雷器即可实现在线监测，并能够准确的按照核定的电压参数进行信息反馈，超出范围则发送信息显示不合格。此外，结合工厂供电实际需求，过电压保护参数的合格范围能够自定义。经过实践运用，改造优化后的氧化锌避雷器保护系统，在MOA在线监测下，能够获得准确的测量结果，且过电压保护系统运行可靠，极大限度的消除了因过电压引起的设备故障，而且在实时监测的支持下，还能够对故障做到实施维修，具有良好的效果。

结束语

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。

参考文献

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