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摘要:在工廠運行體系中，供電系統占據著十分重要的地位，其主要發揮驅動力的作用。若供電系統長期處于高負荷裝下運轉，設備內部的電子元件的敏感度會有所降低，會降低其安全性能，尤其是受到外部雷電的作用，會產生過電流和過電壓，會讓設備內部的供電線路產生一定的電流荷載，會加大設備被損毀、被擊穿的風險，導致工廠無法高效而持續的運作。對此，本文就工廠供電系統過電壓保護展開了相關的分析與研究。

關鍵詞:工廠;供電系統;過電壓;保護

供電系統是鋼鐵廠運作的重要基礎，各種機械設備、電子設備等都要借助電力能源開展自身的驅動。鑒于供電系統的實際作用，工廠管理部門通常會對其設定更為專業的防護性體系，避免內外部環境的干擾而對整個供電系統造成一定的破壞，會影響工廠高效而順利的運行。然而，即便是基于多重保護的基礎上，整個供電系統還是會存在諸多的安全隱患，其中，以過電壓所引發的安全隱患是最為嚴重的。受到外部相關因素的影響，致使整個系統中承載的電壓會瞬間增大，若過電壓、過電流等超過預期荷載時，極易引發運行事故。因此，我們應注重對工廠供電系統過電壓保護體系的不斷優化，以保證廠房內全部的電子設備都可以規范而合理的運行。

一、工廠供電系統過電壓發生的機理

就工程的電力系統供應而言，供電系統是確保工廠高效運行的重要基礎，然而，會讓整個系統的承載性能變得十分脆弱，且受到外部因素的影響，如若發生過電壓的情況，會讓瞬間電壓值到達幾十萬伏，容易燒毀設備或導致設備發生短路的情況，極易造成很大的經濟損失。除了相關的內部因素的影響之外，雷電是產生過電壓的主要原因，且感應雷、直擊雷等都會作用于電力設備，如，設備的防護措施不夠，導致雷電會產生較大的電壓，其會瞬間將設備擊穿［1］。一般條件下，雷電是設備接觸時在固定空間中會產生的一種強大磁場，等到磁場或靜電場在設備內會產生高電阻的電磁回路時，某個高電阻點就會滋生強大熱能，會對設備產生強烈的損害［2］。

二、氧化鋅避雷器的結構和特性

(一)結構

氧化鋅避雷器中最重要的元件為氧化鋅壓敏電阻，由于其特性的影響，會導致避雷器的保護性能大大降低。壓敏電阻會和某個開關電壓相呼應，若比開關電壓值低時，表現為高阻態，即開路;若比開關電壓值高時，則表現為低阻態。在此種狀態下，沖擊電流會借助壓敏電阻來釋放到大地中。另外，壓敏電阻還具備比較強的恢復性能，沖擊電壓產生后會快速恢復至高阻態。同時，在氧化鋅避雷器中會有諸多的壓敏電阻，且壓敏電阻主要以串聯的狀態存在，其內部部件主要包括密封膠、絕緣材料、電級與黏合劑等［3］。

(二)特性

(1)具有較強的通流性能。由于受到過電壓的強烈沖擊，會釋放出一定的大電流，待到過電壓散去后即可自行恢復至高阻態狀態下，還可予以反復使用。(2)具有較強的保護性能。氧化鋅避雷器屬于當前最為先進的過電壓保護設備，其具有非線性伏安的基本特性，基于正常電壓條件下，內部電流是微安級別。受到過電壓的相關沖擊之后，過電流會借助避雷器來降低電壓，利用殘壓來保護相關的設備，會對設備產生很大的限制，等到釋放完能量后，可采取自我修復的方法來恢復到高阻態，以更好地保護電網。(3)具有較強的密封性和可靠性。在使用氧化鋅避雷器時，應使用密封膠，主要是為了提高避雷器的密封性，以保證避雷器可以高效而安全的運行。(4)具有一定的機械性能，且抵抗地震、雨雪與拉力的性能較為突出。(5)抗污能力強。伴隨著工業化經濟的發展，顆粒塵埃相對較多，污染物會聚集到避雷器表面，這樣會泄漏一定的電流，也會影響到避雷器的應用壽命。由于避雷器的抗污性能比較強，可保證避雷器可以可靠而穩定的運行。

三、氧化鋅避雷器的多級保護

(一)仿真用波形

為了提升整個低壓電網抵抗過電壓的性能，注重對用電設備的合理化保護，就要選用氧化鋅避雷器，從而開展多級保護模式。開展該研究時，主要是選擇PSCAD軟件來開展仿真操作，旨在獲取前后兩級避雷器的實際安裝與操作方案，可為后續避雷器的安裝提供相應的理論基礎。一般情況下，電網主要是使用避雷線、避雷針來進行防護，而侵入過電壓則為非直擊雷。通常來講，非直擊雷主要包括傳導雷與感應類。過電壓會通過變壓器的耦合達到低壓一側，且過電壓的實際幅值相對較大，致使雷電波的實際陡度較大，波前也比較短且高頻分量也比較高，主要是為了測試系統和設備出現過電壓時的敏感度如何［4］。波形類型、電涌幅值比較多，為充分了解電涌對電路設備所產生的影響，應結合具體的標準來設定好電涌的幅值、波形等參數。通常情況下，會把仿真雷擊、靜電放電與快速切投過電壓的波形描述為雙指數波形。測試波形則是通過分析靜放電、切投過電壓與雷擊感應等而獲取的。現階段，我國主要是借鑒國外IEC標準推薦的相關沖擊波，主要包括8/20μs沖擊電流波與1．2/50μs沖擊電壓波［5］。在該行業中，最常使用的仿真類軟件是PSCAD/EMTDC，此種軟件適用于非線性系統仿真、交直流電力系統和電力電子系統等方面。在此次研究中所涉及的仿真實驗是把PSCAD作為電磁暫態仿真軟件，主要是選擇PSCAD仿真程度來仿真該實驗的電涌波形，如圖1所示，常見的幾種電涌波形對應的仿真模型參數詳見下表。

(二)混合型沖擊波前后端避雷器的有效配合

1．前后端型號不同避雷器狀態下的配合1．2/50μs-8/20μs混合波主要是國外IEC標準推薦且使用的實施低壓系統避雷器試驗的標準混合波［6］。而8/20μs雷電流波和具體的線路波形很是接近，可以很好的對過電壓進行模擬，且此種波形具有幅值高、陡度大的特性，基于此，會影響到設備的具體性能。結合圖2、圖3我們可以得出，通過軟件仿真可以更為清楚的了解電壓、電流的變化情況，進而獲得電量值，可為設備安裝提供借鑒。2．不同沖擊源幅值條件下避雷器的配合選擇10．0m的電纜，采取高-低配合的方式，并對混合波沖擊源的幅值進行科學的調整，還要對各種參數值不變的情況下沖擊源的幅值變化情況進行分析，并充分分析首、末兩端避雷器的各種電量值。3．確定電纜長度范圍

經過系列的分析和研究，避雷器之間電纜長度未出現變化時，避雷器的信號也是不固定的，對應的電流、電壓和能力也不相同。在應用過程中，電纜長度發生變化，其對應的參數值也會發生變化。鑒于選擇高-低搭配的方法進行仿真，在混合波沖擊波的實際作用下電纜長度發生變化時避雷器的電壓與電流參數。首末端避雷器仍然采用高-低搭配的方式，受到混合沖擊波的具體作用，其他的條件不會發生變化，只是會改變電纜的實際長度，經過相關的仿真操作了解到，將電纜長度控制到5．0—20．0m，前后兩級避雷器能夠進行能量的合理化分配，既可保護相關的設備，還可保障避雷器的實際壽命。

四、結語

綜上所述，大部分鋼鐵工程在具體運行過程中均要具備電力能源的支撐，持續性、穩定性的供電模式也是確保整個鋼鐵工程生產與加工的重要基準。若想更大程度上保證鋼鐵工廠供電系統不會受到外部環境的有效干擾，技術員需要結合容易出現的問題來制定相關的舉措，充分發揮好氧化鋅避雷器的多級保護作用，注重挖掘其優勢，進而更好地保證整個供電系統的安全性。

參考文獻:

［1］申勇．工廠供電系統過電壓保護優化研究［J］．科技創新導報，2020，17(15):102-103．

［2］龐勇偉．工廠供電網絡高低壓側過電壓保護系統優化與應用研究［J］．科技創新導報，2019，16(22):19+21．

［3］王智遠．工廠供電系統過電壓保護優化研究［D］．東北石油大學，2017．

［4］劉瑩．關于發電機過電壓保護動作的分析與探討［J］．科技尚品，2016(01):219．

［5］田文利．論電力系統中的過電壓保護原理及防護［J］．科技與企業，2015(11):226．

［6］韓春輝．試論水電廠電氣一次設備過電壓保護措施［J］．科技與企業，2015(07):179．

作者：馮川 單位：陽春新鋼鐵有限責任公司