张海冰
云南电网有限责任公司大理供电局
摘要 随着电力工业的快速发展，在水电站管理中电气过电压保护技术是重要的研究主题之一。电力系统的核心技术就是电气过电压保护技术，可以提高设备运行的稳定性和延长设备使用年限，特别是电网技术的复杂性逐渐提高，采用先进的电气过电压保护技术可以提高设备运行的效率和安全性。设备的正常运行是新时代电力技术研究人员关注的焦点。
关键词：水电站，电气过电压，保护技术
引言
根据近年来的统计，由于电力系统设备部件的绝缘层损坏而导致的事故数量占事故总数的50%以上。其中，很大一部分是因为系统过电压导致的设备部件绝缘损坏。因此，及时解决水电站的电气过电压问题以及对电力系统运行进行保护工作非常重要。
一、水电站电气过电压故障的种类和原因
（1）直接耦合式过电压
直接耦合过电压故障是指电压通过接地电阻器进入水电站电气系统，形成的电气过电压问题。出现这种情况的电气过电压现象，通常是因为直接与水电站设备或结构（如雷电流）接触和与外部电流和接地电阻水平的原因。在直接耦合式过电压的作用下，水电站的电气设备与外部电流形成正比的波形和频率电压，设备出现明显的过电压影响。
（2）电感耦合式过电压
电感耦合过电压故障的原因是在外部电流作用下的电磁感应效应。当雷击在水力发电厂的外部环境中时，会在传输线中产生很大的电磁场，电磁场会在电气设备中产生感应效应。导致电荷积聚，形成较大的电势差引起过压问题。电感耦合过电压的水平与外部电流的变化率呈正相关。电流变化率越大，电感效应形成的电压越大。当某些电气设备的电感效应非常明显时，会形成较大的感应电压。
（3）电容耦合型过电压
当前，在水电站电气设备的云核心过程中发生电容耦合过电压的情况较少，但是电容耦合效应很大时，也会产生不利影响。在过电压的作用下，设备的电容效应部分将促进设备内部电荷累积水平的增加，进一步提升内部电位差，出现一些放电现象，对低点位设备元器件造成冲击效果。
（4）谐振过电压
水电站电力系统中的故障会导致电感性和电容性组件产生振荡环路，最终导致谐振过电压。谐振过电压是严重的过电压现象之一。对电气设备具有破坏性，对低压和中压电网的运行具有极其不利的影响，会烧坏设备，显着降低设备的绝缘性。
（5）关于电气过电压发生的原因
水电站电气设备电气过电压形成的根本原因是内部和外部过电压差。其中，内部过电压主要是由设备内部电路击穿、静电放电和开关浪涌电压引起的。外部电压主要是出现在设备操作环境中的电压效应，例如雷击和室内放电效应。
二、水电站中电气过电压保护技术
（1）氧化锌压敏电阻
氧化锌压敏电阻的工作原理是通过高阻抗元件的电阻的上升及下降，形成的放电电流，从而控制设备中的电位差。目前，氧化锌压敏电阻在水利发电领域的应用比较普遍，在葛洲坝等水利水电项目中，达到了理想的保护效果，有效地提高了保护电气设备的实际效果，为水电工人的生命安全提供保障。
（2）计算机监控系统以及水机保护
在水电站的生产和运营中发生事故的情况下，首先要做的是安全地停止设备以防止进一步的事故。在水电站中，计算机监视系统必须完成三个功能：设备安全性（像差保护）、监视和顺序控制。首先是检查设备的安全性（像差保护）、执行监视、控制顺序。控制以及设备的安全性（水机保护）是计算机监控系统设计中需要考虑的关键问题。在计算机监控系统中，一般是通过逻辑判断出水口的上导板、下导板、导水板等的推力实现对水机的保护。
瓦特温度、低油压、低油位和液压中的电气超速，机械超速模拟值跳闸等；对RTD、液位、流量和其他信号等进行示警。《水力发电厂计算机监控系统设计规定》中，液压机保护通常是通过单独的特殊功能设备来实现的。监控系统交换信息，保护液压机和继电器、励磁系统和调速器。为进一步提高水机保护的可靠性，遵守有关水机保护独立系统的规定，把止推垫的温度、上导向垫的温度、下导向垫的温度、导水垫的温度和机械过速等保护出口的重要性,正常工作中，硬接线独立于计算机监控系统，是单独的水机保护屏，可以通过开关量进行逻辑判断，达到水机保护的目的。计算机监控系统对模拟量进行逻辑判断以及对开关员进行逻辑判断达到水机保护的目的，在计算机监控系统中起到优势互补的作用。
（3）进水口快速落门控制回路
进水口的落门控制是机组超速保护的最后一道防线，水电站进水口的快速落门动作是否标准，是水电站技术管理中的重点。目前，为提升大型水电站的安全性，该设备的机械超速触点和手动门下降触点通常设计为两个通往高速门下降的电磁阀进水口通道，分别是常规的辅助电缆通道以及从水电站监控系统到大坝的345光纤。
（4）放电间隙保护技术
放电间隙保护技术是一种电力过电压保护技术，广泛用于水电站的过电压保护，是防雷设备中常用的一种技术。通常，防雷装置有两个电极，一个电极连接接地设备上，另一个电极连接到绝缘子上。按照工作惯例要求将这两个电极保持一定距离，实现电力过电压保护。实际上，放电间隙保护设备的装置结构并不复杂并且具有优异的保护效果，不仅在水电站领域中被广泛使用，而且在各种电气设备和放电间隙保护设备中也被广泛使用。具有极高的便捷性和种类繁多的特点，可以在以后的维护中使用，是水电站电气过电压保护技术的重要组成部分，常见的杆型放电间隙保护装置有棒型、球形、角型。棒型放电间隙保护设施的伏秒特性是最陡峭的，但如果与水力发电厂的相关电气设备相匹配，则协调性不好，但是旧的放电间隙保护装置的伏秒特性相对平缓，并且过电压保护技术具有最佳性能，但在实际使用中，容易发生端子烧伤，在某种程度上降低了电气过电压保护的影响。
（5）做好防雷保护
侵入波是 雷电过电压中最重要的因素之一，极大地减少了电气设备的使用年限，对电气设备运行的安全性和稳定性产生威胁。当水力发电厂的电路系统受到侵入波的破坏时，电气设备会直接损坏，并且电路系统可能会瘫痪。因此，面对这种情况，水力发电厂需要采取各种进行雷电防护的方法，以最大程度地减少侵入波对电气设备的损害和影响。例如，可以通过使用附加的电路进入保护来增强。电气设备的过电压抗扰功能可以通过使用阀式避雷器来提高水电站中电气设备运行的稳定性以及安全性，确保工作人员的人身安全。此外，水电站的技术人员可以使用新型的电气过电压保护技术，如氧化锌避雷器，可以高效地防止大气过电压。当大气过电压情况出现时，极大地降低了氧化锌避雷器的电阻，为电流通过创造条件，可以及时释放电气设备的剩余电压。电压恢复到正常值后，氧化锌避雷器的电阻也表现出绝缘特性，恢复到其原始状态，有效地保护因过电压引起的电气设备损坏，氧化锌避雷器具有大电压流和低残留电压的特点，制造过程非常简单，具有很大的应用前景和推广价值。
（6）照明设计
因为电站是无人值守的，需要根据简单和实用的原则进行照明设计。操作员可以通过光幕、配电箱、面板开关等来集中控制整个工厂的工作灯。发电厂的室外照明由光电控制器自动控制，在主房间附近安装配电箱，将接触器连接到配电电路，布置按钮控制箱，如果需要，将来也可以由中央控制室进行控制。水电站的照明主要有：工作照明和备用照明两个照明系统。工作照明系统使用带照明母线段的380/220V三相四线制。备用照明系统使用电源由400V2D总线提供回路供给。在两个系统电源之间设置电源自动输入。
结论
随着时代的不断发展和科学技术的发展，电气装置越来越精细，科学和技术处理也越来越广泛，重视保护措施，科学合理的操作电气设备的过程中，可以延长电气设备的使用年限，促进电力工业的发展。
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