過電壓在電力機車高壓電氣設備的應用范文

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摘要:本文列舉了因不同原因而產生的過電壓種類，分析了諧振對高壓電氣設備的影響，并提出了預防過電壓的措施:第一，優化弓網關系，提升高壓電氣設備的安全性。第二，嚴格規范電力機車高壓電氣設備的操作步驟。第三，抑制因外部因素產生過電壓而對電氣設備造成影響。第四，提升電力機車高壓電氣設備的絕緣水平。

關鍵詞:過電壓;電力機車;高壓電氣設備

過電壓的存在對于電力機車高壓電氣設備的負荷和運行有著直接的沖擊和間接的破壞作用，進行過電壓的治理必須綜合考慮電力機車高壓電氣設備的內外條件，對所有關聯的影響因素進行分析，既要對外界環境進行嚴格考察，還要對電力機車高壓電氣設備出現的過電壓類型進行分析研究，這樣才能針對過電壓可能造成的電力機車高壓電氣設備損壞制定出科學、系統、有效的方案，確保電力機車高壓電氣設備的高效率運行。

1預防諧振對高壓電氣設備的影響

電力機車在運行中會因電弓振動、對地電容震蕩、中性線嵌入、電壓感應器互感、電流變壓器運行等因素在電力網中形成的諧振而導致過電壓的出現。特別是在電力機車進入到特殊區域、過分相無電區域時，高壓電氣設備中會形成有害的諧振回路，而一旦形成回路后又會因感應電壓、過分相無電區而在整個電氣設備體系中出現電壓強度的震蕩作用，致使功能元器件產生過電壓，對電力機車高壓電氣設備的安全運行造成了嚴重影響。預防諧振的形成和過電壓的威脅主要依靠系統強化和技術調整兩個具體手段:第一，要針對電力機車高壓電氣設備整體進行諧振防護，提升電力機車高壓電氣設備系統的自我保護能力，通過設置電容和功能裝置來抑制諧振波的沖擊作用，避免反射性諧振產生最大值而引發過電壓問題。第二，要抑制諧振產生的頻率和強度，設置穩壓器和變壓器以消除有害諧振波對電力機車高壓電氣設備的沖擊作用，實現調控過電壓發生頻率和沖擊水平的目標。

2優化弓網關系，提升高壓電氣設備的安全性

從電力機車能源傳輸和高壓電氣設備電流供應的角度來看，弓網結構是電力機車電能的傳輸節點，也是由于接觸和震蕩而形成過電壓的主要原因。在弓網關系中，導線、受電弓之間存在連接點，為確保供電的穩定性一般都會采取懸掛、支撐等機械性方式以確保連接點的穩定。如果出現受電弓形變、懸掛失誤、支撐不良等問題就會導致銜接點接觸不良，在高強度運行狀態下會在電力機車高壓電氣設備系統內部產生有害的高階諧振過電壓。弓網關系如果不協調、不穩定，就會導致過電壓以超量、超飽和的狀態進入到變壓裝置和電氣元件，會使互感器、受電弓、觸點、電力網等部分出現高溫、放電、拉弧等問題，對電力機車高壓電氣設備的整體運行造成了嚴重的沖擊和影響。在優化弓網關系的過程中，要提高觸網點、導線、懸掛點的彈性，有效應對電力機車在特殊條件和惡劣氣候情況下接觸點的連續和銜接，預防受電弓出現頻繁離線狀態，消除因來自供電系統接觸不良而出現的過電壓。同時，要結合高壓電氣設備的運行狀態采取繞組、互感器、潤滑等設備和手段來提高接觸的穩定性和連續性，進而消除受電弓產生的高頻率過電壓。在優化弓網關系的過程中，要調整互感器、變壓器的運行參數，提升受電弓、導線、觸點的導電性能，抑制過飽和電壓對電力機車高壓電氣設備的沖擊，進而有效保證受電弓、電力線、觸網點的安全運行。

3嚴格規范電力機車高壓電氣設備的操作

人是電力機車高壓電氣設備運行中最重要的不可控因素，容易因人的行為失誤、認知錯誤、思維疏漏而產生各種錯誤，進而影響電氣設備的穩定性。在操作上引起的過電壓主要可劃分為兩部分:第一，在電力機車高壓電氣設備內部的操作過程中，因負荷增加、系統重啟、電力中斷等因素的出現導致在電力系統中產生過壓電流。第二，因電壓突變、操作錯誤、電流傳導等因素的出現導致在系統內部形成過電壓。要預防和控制因人為因素而產生的過電壓應從兩方面入手:首先，調整電力機車高壓電氣系統，實現電流和電壓的自動化調控目標，避免過電壓對電力機車高壓電氣設備造成沖擊。其次，規范人員對電力機車運行和高壓電氣設備維護的工作方式和操作方法，預防不規范動作和錯誤行為的發生，既要對電力機車高壓電氣設備進行有效保護，也要為操作人員的人身安全提供有效保障。

4抑制外部因素產生過電壓對電氣設備造成影響

地球存在的磁暴、大氣層中的雷擊、外太空的太陽風暴都會在大距離電力網絡中產生過電壓沖擊效應，其中雷擊的影響最大，發生也最為頻繁。影響電力機車高壓電氣設備穩定性的主要類型有兩種:第一，雷電直接擊中電力網線、電力機車和高壓電氣設備，在劇烈的放電過程中產生過電壓。第二，雷擊在電力機車和電力網絡周邊落地，且在接觸點附近產生因感應電壓放電而出現的過電壓。這兩種雷擊都會對電力網絡、電力機車、高壓電氣設備的運行造成嚴重影響，前者具有較高的頻率和較短的波長，主要作用在接觸部位;后者具有較高的波長和較短的頻率，對高壓電氣設備的穩定性和功能性均有著直接的影響。要想預防這兩種雷擊，首先，提升電力機車、電力網絡和高壓電氣設備的絕緣水平，可采取物理隔離和功能切割的方式提升系統和整體、部件和局部的絕緣能力，有效抑制雷擊的產生，使電力機車高壓電氣設備在雷暴天仍可安全連續的運行。其次，做好電流互感器、受電弓、整流器、斷路器、避雷器等關鍵裝置和設備的安裝和調試，有效提升電力機車、電力網絡、高壓電氣設備應對雷擊的能力。

5提升電力機車高壓電氣設備的絕緣水平

在電力機車高壓電氣設備的運行和維護過程中，對線路、元器件和功能部位的絕緣問題一直不夠重視，這就導致因外界環境、內部運行而產生的過電壓在整個設備系統中持續震蕩、回擊、沖擊，嚴重影響了電力機車高壓電氣設備的穩定運行。要想提升電力機車高壓電氣設備整個體系的絕緣水平就必須提升電力機車高壓電氣設備的避雷參數，抑制因外界因素和外界環境傳導而來的沖擊波和過電壓。同時，應從兩級絕緣和多級避雷的角度出發，落實電力機車高壓電氣設備防雷的措施和技術，真正實現對電力機車高壓電氣設備的過電壓防護?？赏ㄟ^絕緣水平和絕緣配合兩種路徑多層次消除過電壓和沖擊波的影響，以保障電力機車高壓電氣設備的安全運行。

6結語

高壓電氣設備是電力機車運行的功能裝置和基礎設備，因受到環境、系統和操作等內外因素的影響，過電壓會對高壓電氣設備產生沖擊和震蕩作用，進而導致電力機車出現安全事故。因此，技術人員要立足于高壓電氣設備的體系和運行實際，應從電力機車操控、高壓電氣設備維護、環境因素控制等具體情況出發，整合高壓電氣設備和電力系統，防范過電壓的產生、擴大和影響，從而維護電力機車高壓電氣設備的穩定運行。

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作者:王長華 單位:中車大連機車車輛有限公司