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鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓及防護(hù)措施

文檔作者：張平新文檔來源：新余鋼鐵集團(tuán)建設(shè)公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年12月13日
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ELECTRONICS WORLD?探索與觀察
鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓及防護(hù)措施
新余鋼鐵集團(tuán)建設(shè)公司 張平新
【摘要】電力能源是工業(yè)生產(chǎn)正常開展的必要能源，社會建設(shè)需求的不斷擴(kuò)大，使得電氣設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，從當(dāng)前的鋼
鐵廠發(fā)展?fàn)顩r來看，電氣設(shè)備在使用過程中存在多種故障問題，對這些問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)因過電壓引起的故障現(xiàn)象所占比重較大，針對這
種現(xiàn)象必須制定有效的防護(hù)措施。文章闡述了過電壓的基本概念以及過電壓保護(hù)，分析了鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的不同類型過電壓現(xiàn)象，并
提出了相關(guān)防護(hù)措施。
【關(guān)鍵詞】鋼鐵廠；電氣設(shè)備；過電壓；防護(hù)措施
鋼鐵廠電氣設(shè)備在運(yùn)行時會因為自身故障或者外界因素的影響
出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象，鋼鐵廠的電力系統(tǒng)的中性點與接地網(wǎng)一般情況下
是不連接的，當(dāng)系統(tǒng)中存現(xiàn)故障電壓時會引起單相放電，出現(xiàn)電磁
擾動產(chǎn)生過電壓；鋼鐵廠電力系統(tǒng)中電網(wǎng)線路較長，大多數(shù)都是暴
露在自然環(huán)境中的，線路所經(jīng)過的區(qū)域比較空曠，在雷雨天氣很容
易受雷電干擾，造成廠內(nèi)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象。當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)過
電壓現(xiàn)象時會影響鋼鐵廠的正常生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，并且
存在較大的安全隱患，所以必須采取有效的防護(hù)措施。
1 過電壓概念及過電壓保護(hù)
1.1 過電壓概念
過電壓是指電氣設(shè)備在運(yùn)行時，其實際電壓因線路故障問題出現(xiàn)
過高現(xiàn)象，超過了正常工作電壓，進(jìn)而引發(fā)設(shè)備運(yùn)行異常，對設(shè)備的
正常工作造成了影響。過電壓現(xiàn)象的形成原理是電磁擾動，通常是負(fù)
荷投切造成的，當(dāng)電氣設(shè)備在電磁擾動作用下，其電壓均方根值連續(xù)
1分鐘超過正常工作電壓的10%的時候，就稱之為過電壓現(xiàn)象。根據(jù)引
起過電壓原因的不同，可以將其分為內(nèi)過電壓和外過電壓兩種，在出
現(xiàn)過電壓現(xiàn)象時必須找出根本原因所在并制定針對性的防護(hù)措施。
1.2 過電壓保護(hù)
過電壓保護(hù)是指當(dāng)電氣設(shè)備的電壓超過正常工作電壓時，為避免
線路其他故障問題電源會自動斷開，或者采取相應(yīng)措施將電氣設(shè)備電
壓控制在額定范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)對電氣設(shè)備的保護(hù)作用。電力系統(tǒng)中
電氣設(shè)備和元件較多，且彼此之間聯(lián)系緊密，在進(jìn)行過電壓保護(hù)時要
根據(jù)不同設(shè)備和元件的特性采取針對性的保護(hù)措施，提高設(shè)備和元件
的運(yùn)行性能。雷擊是引發(fā)過電壓現(xiàn)象的主要因素之一，究其根本原因
是線路中的絕緣子在長期的使用過程中，其絕緣性能會逐漸減弱，無
法對線路形成良好的絕緣作用，線路在雷電天氣會受到雷擊而發(fā)生斷
線事故；除此之外，有些絕緣子中含有硅橡膠材料，這種材料在受到
雷擊后會因為高溫發(fā)生燒熔現(xiàn)象，絕緣子的正常工作性能被破壞。為
了保護(hù)線路免受雷擊影響，保證絕緣子性能正常發(fā)揮，需要采取過電
壓保護(hù)措施，在線路和電氣設(shè)備上安裝保護(hù)裝置，降低雷擊的影響。
2 鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓分類
2.1 內(nèi)過電壓
內(nèi)過電壓是基于電力系統(tǒng)自身來說的，是由于運(yùn)行方式發(fā)生改
變引起的，主要分為暫態(tài)過電壓、操作過電壓和諧振過電壓等。
2.1.1 暫態(tài)過電壓
暫態(tài)過電壓又叫做工頻過電壓，是指電氣設(shè)備的運(yùn)行電壓出現(xiàn)暫
時性的升高超額現(xiàn)象，隨后立即恢復(fù)正常。常見暫態(tài)過電壓主要有三
種，當(dāng)線路中發(fā)生弗蘭梯效應(yīng)時，電網(wǎng)運(yùn)行方式的突然改變使得線路
中的電壓存在不相等情況，線路末端電壓過高，進(jìn)而引起過電壓。當(dāng)
線路中出現(xiàn)不對稱短路接地故障，三相線路中沒有出現(xiàn)接地故障的單
相或者兩相線路電壓會升高，超過正常運(yùn)行電壓。電力系統(tǒng)在運(yùn)行時
突然將線路負(fù)荷甩掉，電壓沒有及時調(diào)整而出現(xiàn)過電壓。
2.1.2 操作過電壓
操作過電壓常見于斷容器操作過程中，線路的突然短路也會造成
操作過電壓，操作過電壓的出現(xiàn)是瞬時性的，在出現(xiàn)之后呈快速衰減
變化形式，但是過電壓現(xiàn)象特征卻比較明顯。造成操作過電壓的原因
常見的有四種，在切斷空載線路時，如果線路中仍然有殘余電壓可能
會引發(fā)過電壓現(xiàn)象；空載線路在切斷的瞬間，回路中的高頻振蕩會引
起過電壓；在切斷空載變壓器的時候，變壓器在磁場的作用下還存在
電壓，也會出現(xiàn)過電壓；如果電網(wǎng)中的中性點沒有與接地網(wǎng)相連接，
單相可能會出現(xiàn)電弧接地引起線路中電壓升高，出現(xiàn)過電壓現(xiàn)象。
2.1.3 諧振過電壓
諧振過電壓是電力系統(tǒng)中的電感、電容等元件的運(yùn)行方式或者參數(shù)不符
合線路正常運(yùn)行需求，與電源頻率發(fā)生諧振，在諧振的作用下會出現(xiàn)長時間
的過電壓現(xiàn)象，根據(jù)諧振回路的不同，可以將諧振過電壓分為線性諧振、參
數(shù)諧振以及鐵磁諧振三種類型，由電感元件和電容元件組成的線性諧振回路
中，電感元件可以有鐵芯，也可以無鐵芯，電感參數(shù)呈線性變化；有電感元
件和電容元件組成的參數(shù)諧振回路中，電感參數(shù)呈現(xiàn)周期變化形式；鐵磁
諧振回路中的電感元件有鐵芯存在，電感參數(shù)呈非線性變化。
2.2 外過電壓
外過電壓主要是指雷擊引起的過電壓，也叫作大氣過電壓，根據(jù)雷
電影響方式的不同可以將其分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種。
2.3 直擊雷過電壓
直擊雷過電壓是指雷電直接作用在鋼鐵廠電力系統(tǒng)線路中或者電
氣設(shè)備上，在導(dǎo)體的作用下，雷電電流會流入到線路中去，在雷電擊中
的瞬間造成線路電壓過高。因直擊雷引起的過電壓的電壓值是非常高
的，會對電氣設(shè)備造成嚴(yán)重影響，當(dāng)電壓過高時，電氣設(shè)備運(yùn)行時的溫
度就會過高，很容易出現(xiàn)火災(zāi)，對電氣設(shè)備造成無法修復(fù)的損害，除此
之外還會破壞電氣設(shè)備的絕緣裝置性能，造成較大的安全隱患。
3 感應(yīng)雷過電壓
感應(yīng)雷過電壓是指大地在雷電的作用下具有了一定的電壓，與
線路之間存在電磁感應(yīng)，大地在放電過程中自由電荷增多并向線路
兩段移動，導(dǎo)致線路中電壓升高進(jìn)而引發(fā)電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象。線
路中的感應(yīng)過電壓數(shù)值較大，會對電氣設(shè)備的工作性能造成嚴(yán)重影
響，不利于鋼鐵廠的正常生產(chǎn)。
鋼鐵廠電氣設(shè)備運(yùn)行中的過電壓防護(hù)措施：
3.1 內(nèi)部過電壓防護(hù)措施
鋼鐵廠在設(shè)計規(guī)劃電力系統(tǒng)運(yùn)行線路的時候，要根據(jù)實際需求和相
關(guān)規(guī)范將中性點連接到接地網(wǎng)中，并做好電阻的接地處理；針對電氣設(shè)
備故障引起的過電壓現(xiàn)象，制定有效的防范措施，避免出現(xiàn)電壓過高現(xiàn)
象，對電氣設(shè)備形成保護(hù)作用；處理好線路中三相之間的關(guān)系，避免出
現(xiàn)接地故障時其他單相線路或者兩相線路中的電壓升高；在切除空載線
路和變壓器時，要保證斷路器動作是同步完成的；在選擇斷路器時，對
其滅弧能力進(jìn)行比較，選擇性能更好的一種；破壞電感元件、電容元件
與電源頻率之間的諧振條件，避免因諧振作用出現(xiàn)過電壓；除此之外還
需要在線路中安裝電壓保護(hù)裝置，對電氣設(shè)備形成良好的保護(hù)作用。
3.2 外部過電壓防護(hù)措施
因為造成外部過電壓的原因主要是雷擊，所以就需要對鋼鐵廠附近
的雷雨天氣資料進(jìn)行收集、整理，在規(guī)劃線路時盡量避開雷擊頻發(fā)區(qū)域，
在線路中選擇合適的避雷裝置和過電壓保護(hù)裝置，做好線路的接地處理工
作，通過對雷擊電流進(jìn)行引導(dǎo)和泄流，減少雷擊對電氣設(shè)備正常運(yùn)行的影
響。在安裝避雷裝置和過電壓保護(hù)裝置的時候，需要對電氣設(shè)備的各相運(yùn)
行參數(shù)進(jìn)行全面了解，保證電氣設(shè)備與避雷裝置以及過電壓保護(hù)裝置連接
的科學(xué)性。為了防止雷電天氣時大氣中的自由電荷進(jìn)入到線路中去，引起
線路電壓升高，可以在線路中進(jìn)電開關(guān)處安裝避雷裝置，對線路電壓起到
控制作用。如果線路的中線點沒有與接地網(wǎng)連接，通過在線路中安裝消弧
線圈，可以有效減少雷擊對電氣設(shè)備正常運(yùn)行的影響。
4 結(jié)束語
鋼鐵廠正常生產(chǎn)活動的開展需要依靠電氣設(shè)備的正常工作才能
實現(xiàn)，只有對電氣設(shè)備過電壓現(xiàn)象進(jìn)行全面、詳細(xì)的分析，找出引
起過電壓現(xiàn)象的原因所在，并根據(jù)具體原因做好采取針對性的防護(hù)
措施，才能有效避免因電氣設(shè)備自身運(yùn)行或者雷擊現(xiàn)象而引起的過
電壓，對電氣設(shè)備形成有效的保護(hù)作用，為鋼鐵廠的正常生產(chǎn)提供
電力保證，促進(jìn)鋼鐵廠的穩(wěn)定、快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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炸原因分析及整改措施[J].中國科技博覽,2013(34):1.
[2]佘林林.過電壓保護(hù)器爆炸事故分析及防治[J].新疆鋼鐵,2014(3):
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裝備制造,2014(S2):45-51.
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