论文部分内容阅读
中图分类号：TM451
在电力系统运行中，出现危及电气设备绝缘或者超过设备本身能承受的最高工作电压的电压称为过电压。过电压对电气设备本身和电力系统的安全运行都是很危险的，所以必须采取相应的保护措施。本文主要是浅显的介绍一下过电压的产生、分类、危害及其相应的保护措施。
一. 过电压及危害
电气设备在正常运行时，所承受的电压为其相应的额定电压。但是由于受各种因素影响，实际电压会偏离额定电压，但不会超过最高工作电压。
但是由于雷击、雷电感应或者电力系统中的操作、事故等原因，使某些电气设备和线路上承受的电压大大超过了其承受的最高工作电压，危及了设备和线路的绝缘，易发生安全事故。这种危及设备或线路绝缘的电压称为过电压。
过电压对电力系统的安全运行有极大的危害，如雷击会造成人员伤亡、电力线路或电气设备绝缘击穿损坏，不仅中断供电，甚至引起火灾、人身伤亡。由于电气设备运行操作不当引起的内部过电压，同样也会引起设备绝缘的击穿损坏，造成电力系统的极大破坏。
二.过电压的分类
电力系统的过电压分雷电过电压和内部过电压两大类。雷电过电压是由于系统外部原因造成的，因此又被称为外部过电压（大气过电压）。
内部过电压是由于操作、事故或其他原因引起系统的状态发生突然变化将出现从一种稳定状态转变为另一种稳定状态的过程，在这个过程中可能会产生对系统有危险的过电压。这些过电压是系统内电磁能的振荡和积聚引起的，所以叫内部过电压。内部过电压又分为工频过电压、谐振过电压、操作过电压。
三.雷电过电压（外部过电压）
1.直接雷击过电压
雷云直接对电气设备或电力线路放电，雷电流流过这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗上产生冲击电压，引起过电压。
2.雷电反击过电压
雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电，或者雷云对电力架空线路杆塔顶部的避雷线放电，这时雷电流经杆塔入地。雷电流流经杆塔入地时，在杆塔阻抗和接地装置阻抗上存在电压降。因此，杆塔顶部出现高电位，这个高电位作用于线路的导线绝缘子上，如果电压足够高，有可能产生击穿，对导线放电，这种情况称为雷电反击过电压。
3.雷电入侵波
因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅速流动的电荷称为雷电进行波。雷电进行波对其前行道路上的电气设备构成威胁，因此也称为雷电入侵波。
四.内部过电压
1.工频过电压
电力系统中的工频过电压一般由线路空载、单相接地或三相系统中发生不对称故障时引起。在中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统里，当发生单相接地故障时，其他两健全相的对地电压可增高到 √3倍相电压。
工频过电压的特点是持续时间可能较长，但工频过电压数值并不很大，对电力系统的正常绝缘危险不大。但是，如果发生其他内部过电压的时候，又存在工频过电压，则过电压更为严重，危害更大。
2.谐振过电压
谐振过电压是供配电系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。
五.过电压的防护
1.直接雷击过电压保护
为防止直接雷擊电力设备，一般采用避雷针或避雷线。为防止直接雷击高压架空线路，一般多用架空避雷线（俗称架空地线）。避雷针有承受雷击的接闪器、支持构架、接地引下线和接地体四部分构成。根据规定，不同建筑防雷级别的滚球半径采用滚球法计算避雷针的范围。
2.雷电反击过电压保护
当雷击避雷针以后，雷电流沿接地引下线入地，在雷电导入点、及雷电流入地点产生高电位。若避雷针与被保护物之间的空中距离或他们的接地体在土壤中的距离不能承受所产生的高电位，就会造成间隙击穿或闪络，这种现象称为反击。为了防止反击的发生，避雷针必须与被保护物之间保持一定的安全距离。
3.感应雷过电压保护
保护间隙又称放电间隙，是最简单的防雷保护装置，它由主间隙、辅助间隙和支持瓷瓶组成。当供电系统遭受到外部过电压时，保护间隙作为一个薄弱环节首先击穿，并将雷电流释放到地中。在具有自动重合闸的线路中和管型避雷器或阀型避雷器的参数不能满足安装地点的要求时，可以采用保护间隙。
管型避雷器有产气管、内部间隙、外部间隙三部分组成。由于管型避雷器伏秒特性较陡，不易与变压器的伏秒特性相配合，且在动作时有气体喷出，因此管型避雷器主要用于室外线路上。
4.内部过电压的防护
内部过电压的防护主要是采用灭弧能力强的快速高压断路器，在断路器主触头上并联电阻，在并联电阻上串联一个辅助触头，以减少电弧重燃的次数，控制操作过电压的倍数；其次装设磁吹避雷器或氧化锌避雷器；另外对于对地电容电流大的网络，中性点经消弧线圈接地，限制电弧接地过电压；也可以通过增加对地电容或减少系统中电压互感器中性点接地的台数，即增加母线对地的感抗，从而减小固有自振频率，避免因系统扰动而发生母线铁磁谐振过电压。
在电力系统运行中，出现危及电气设备绝缘或者超过设备本身能承受的最高工作电压的电压称为过电压。过电压对电气设备本身和电力系统的安全运行都是很危险的，所以必须采取相应的保护措施。本文主要是浅显的介绍一下过电压的产生、分类、危害及其相应的保护措施。
一. 过电压及危害
电气设备在正常运行时，所承受的电压为其相应的额定电压。但是由于受各种因素影响，实际电压会偏离额定电压，但不会超过最高工作电压。
但是由于雷击、雷电感应或者电力系统中的操作、事故等原因，使某些电气设备和线路上承受的电压大大超过了其承受的最高工作电压，危及了设备和线路的绝缘，易发生安全事故。这种危及设备或线路绝缘的电压称为过电压。
过电压对电力系统的安全运行有极大的危害，如雷击会造成人员伤亡、电力线路或电气设备绝缘击穿损坏，不仅中断供电，甚至引起火灾、人身伤亡。由于电气设备运行操作不当引起的内部过电压，同样也会引起设备绝缘的击穿损坏，造成电力系统的极大破坏。
二.过电压的分类
电力系统的过电压分雷电过电压和内部过电压两大类。雷电过电压是由于系统外部原因造成的，因此又被称为外部过电压（大气过电压）。
内部过电压是由于操作、事故或其他原因引起系统的状态发生突然变化将出现从一种稳定状态转变为另一种稳定状态的过程，在这个过程中可能会产生对系统有危险的过电压。这些过电压是系统内电磁能的振荡和积聚引起的，所以叫内部过电压。内部过电压又分为工频过电压、谐振过电压、操作过电压。
三.雷电过电压（外部过电压）
1.直接雷击过电压
雷云直接对电气设备或电力线路放电，雷电流流过这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗上产生冲击电压，引起过电压。
2.雷电反击过电压
雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电，或者雷云对电力架空线路杆塔顶部的避雷线放电，这时雷电流经杆塔入地。雷电流流经杆塔入地时，在杆塔阻抗和接地装置阻抗上存在电压降。因此，杆塔顶部出现高电位，这个高电位作用于线路的导线绝缘子上，如果电压足够高，有可能产生击穿，对导线放电，这种情况称为雷电反击过电压。
3.雷电入侵波
因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅速流动的电荷称为雷电进行波。雷电进行波对其前行道路上的电气设备构成威胁，因此也称为雷电入侵波。
四.内部过电压
1.工频过电压
电力系统中的工频过电压一般由线路空载、单相接地或三相系统中发生不对称故障时引起。在中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统里，当发生单相接地故障时，其他两健全相的对地电压可增高到 √3倍相电压。
工频过电压的特点是持续时间可能较长，但工频过电压数值并不很大，对电力系统的正常绝缘危险不大。但是，如果发生其他内部过电压的时候，又存在工频过电压，则过电压更为严重，危害更大。
2.谐振过电压
谐振过电压是供配电系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。
五.过电压的防护
1.直接雷击过电压保护
为防止直接雷擊电力设备，一般采用避雷针或避雷线。为防止直接雷击高压架空线路，一般多用架空避雷线（俗称架空地线）。避雷针有承受雷击的接闪器、支持构架、接地引下线和接地体四部分构成。根据规定，不同建筑防雷级别的滚球半径采用滚球法计算避雷针的范围。
2.雷电反击过电压保护
当雷击避雷针以后，雷电流沿接地引下线入地，在雷电导入点、及雷电流入地点产生高电位。若避雷针与被保护物之间的空中距离或他们的接地体在土壤中的距离不能承受所产生的高电位，就会造成间隙击穿或闪络，这种现象称为反击。为了防止反击的发生，避雷针必须与被保护物之间保持一定的安全距离。
3.感应雷过电压保护
保护间隙又称放电间隙，是最简单的防雷保护装置，它由主间隙、辅助间隙和支持瓷瓶组成。当供电系统遭受到外部过电压时，保护间隙作为一个薄弱环节首先击穿，并将雷电流释放到地中。在具有自动重合闸的线路中和管型避雷器或阀型避雷器的参数不能满足安装地点的要求时，可以采用保护间隙。
管型避雷器有产气管、内部间隙、外部间隙三部分组成。由于管型避雷器伏秒特性较陡，不易与变压器的伏秒特性相配合，且在动作时有气体喷出，因此管型避雷器主要用于室外线路上。
4.内部过电压的防护
内部过电压的防护主要是采用灭弧能力强的快速高压断路器，在断路器主触头上并联电阻，在并联电阻上串联一个辅助触头，以减少电弧重燃的次数，控制操作过电压的倍数；其次装设磁吹避雷器或氧化锌避雷器；另外对于对地电容电流大的网络，中性点经消弧线圈接地，限制电弧接地过电压；也可以通过增加对地电容或减少系统中电压互感器中性点接地的台数，即增加母线对地的感抗，从而减小固有自振频率，避免因系统扰动而发生母线铁磁谐振过电压。