浅谈电力系统过电压

科技情报开发与经济　ＳＣＩ－ＦＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００６年第１６卷第１　１期　文章编号：１００５－６０３３（２００６）１　１－０２５４—０２　收稿日期：２００５—１２—３１　浅谈电力系统过电压　崔美荣　（大同煤矿集团公司云冈矿电力公司，山西大同，０３７００３）　摘要：过电压对电力系统危害很大，了解过电压的特点及其产生的规律，就能有效地　对其防护，这对于防止电气设备受到破坏及保证供电系统的正常运行具有重要的意义。　关键词：电力系统；过电压；雷电保护；防雷措施　中图分类号：ＴＭ８６　文献标识码：Ａ　在电力系统运行中，由于种种原因，系统中某部分的电压可能升高，　缘弱点，内部过电压造成的破坏是可以防止的。　其数值大大超过设备的正常运行电压，这种现象称为过电压。其后果是：　设备绝缘损坏，造成长时间的停电，危及人身及财物安全。按产生原因和　２外部过电压　作用机理通常将过电压分为内部过电压和外部过电压两种。　外部过电压又称雷电过电压、大气过电压，是指电力系统内的电气　１内部过电压　设备及地面建筑物遭受直接雷击或雷电感应时而产生的过电压。　２．１雷电过电压的基本特性　电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压叫内部过电压。它　雷电通过被击物在其阻抗上产生的压降（直接雷过电压）和雷电对设　是由于电网中磁能转化为电能，和各部分之间的电容的能量传递产生的　备附近的地面（或避雷针、线）放电时所引起的感应雷过电压，统称为雷电　电网电压升高。内部过电压有暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。　过电压或大气过电压，这种来自大气层中的雷电是一种强烈的电磁干扰　暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过　源，因此雷电过电压对电力系统的危害是很大的。产生雷电过电压的根源　渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，叉称工频　的确是特大雷电流。其特点是幅值极高，最大可达２００ｋＡ以上。大多数低　电压升高。常见的有：一是空载长线电容效应（费兰梯效应）。在工频电源　于１００　ｋＡ，其波形多数为振荡衰减渡，时间短。按照ＩＥＣ　６１３１２—１　１９９５和　作用下。由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等。末　ＩＥＣ　６１Ｏ２４．１修订草案（８１／１２２／ＣＤ　１９９８）的有关规定，雷电流波形的上升　端电压最高。二是不对称短路接地。三相输电线路ａ相短路接地故障时，　沿非常陡直，ｒ，１波头时间为１０　ｓ。而下降沿相对缓慢，　半值时间为　ｂ，ｃ相上的电压会升高。三是甩负荷过电压。输电线路因发生故障而被迫　３５０Ｉｘｓ。见圈１所示。　突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。　操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减　９０％　较快、持续时间较短的过电压。常见的有：空载线路合闸和重合闸过电　压；切除空载线路过电压；切断空载变压器过电压；弧光接地过电压。　谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下　耀　与电源频率发生谐振所造成的过电压。一般按起因分为：线性谐振过电　压；铁磁谐振过电压；参量谐振过电压。谐振过电压在正常运行操作中出　现频繁，其危害性较大；过电压一旦发生。往往造成电气设备损坏和大面　１Ｏ％　积的停电事故。许多运行经验表明，中低压电网中过电压事故大多数都　是由谐振现象所引起的。由于谐振过电压作用时间较长，在选择保护措　施方面造成困难。为了尽可能地防止发生谐振过电压，在设计和操作电　图１雷电流波形　网时，应事先进行必要的估算和安排，避免形成严重的串联谐振回路；或　采取适当的防止谐振的措施。　２．２雷电过电压的危害　目前，我国３５　ｋＶ及以下配电网，仍大部分采用中性点不接地方式　２．２．１　直击雷的危害　运行，一部分采用老式的消线圈接地。从运行实践证明，中性点不接地系　雷电放电主通道通过被保护物，被保护物被直击雷击中。电力系统　统中一方面由于电压互感器铁心饱和引起的铁磁谐振过电压比较多，尽　设备或电力系统所在建筑物被雷电直接击中会造成设备损坏，人员伤亡　管采取了不少限制谐振过电压的措施，如：消谐灯、消谐器、＿ｒｖ高压中性　等极大危害。　点增设电阻或单只Ｔｖ等．但始终没有从根本上得到解决，．ｒＶ烧毁、熔丝　２，２．２感应雷的危害　熔断仍不断发生；另一方面由于中性点不接地运行方式的主要特点是单　雷电放电主通道没有经过被保护物，但放电过程中产生强大的瞬变　相接地后，允许维持一定的时间，一般为２　ｈ，不至于引起用户断电，但随　电磁场在附近的导体中感应到电磁脉冲，称为ＬＥＭＰ，即感应雷。ＬＥＭＰ　着中低压电网的扩大，出线回路数增多、线路增长，中低压电网对地电容　可通过两种不同的感应方式侵入导体。静电感应。即在雷云中电荷积聚　电流亦大幅度增加，单相接地时接地电弧不能自动熄灭必然产生弧光过　时，就近的导体会感应相反的电荷，当雷击放电时，雷云中电荷迅速释　电压。一般为３￣５倍相电压甚至更高，致使电网中绝缘薄弱的地方放电　放，而导体中的静电荷在失去雷云电场束缚后也会沿导体流动寻找释放　击穿，并会发展为相间短路造成设备损坏和停电事故。　通道，就会在电路中形成ＬＥＭＰ。电磁感应，即在雷云放电时，迅速变化的　综上所述。内部过电压的能量都来源于电网本身，过电压的大小与　雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，附近的导体中就会产生很高的　电网工频电压成正比，在大多数情况下不超过相电压的７倍，这是确定　感应电动势，在电路中形成ＬＥＭＰ。ＬＥＭＰ沿导体传播，损坏电路中的设　电力系统内各种电气设备正常绝缘水平的主要依据。这就是说内部过电　备或设备中的器件。　压可由电气设备本身较高的绝缘水平来防护，只要对设备的绝缘强度预　由于ＬＥＭＰ可以来自云中放电，也可以来自对地雷击。而电力系统　先进行合理考虑，在运行期间加强定期检查和耐压试验，及时地排除绝　与外界连接有各种长距离电缆可在更大范围内产生ＬＥＭＰ，并沿电缆传　维普资讯 http://www.cqvip.com

崔美荣浅谈电力系统过电压　本刊Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ　经验交流　人电力系统。所以防雷是电力系统　表１避霄器用途和分类　名称　应用范围　过电压的重点。为了确保电力系统　序号　和人身的安全，对雷电过电压必须　１　采取相应的防雷技术保护措施。　２．３防雷技术措施　２　３　低压避雷器　配电用避雷器　电站型普通阀式避雷器　电站型磁吹阀式避雷器　线路型磁吹阀式避雷器　用于低压配电系统　保护交流电器、配电变压器低压绕组　用于３　ｋＶ，６　ｋＶ。１０　ｋＶ交流配电系统保护配电变压器、电缆头和电站设备　用于保护３　ｋＶ－２２０　ｋＶ交流系统变压器等电站设备　用于保护３５　ｋＶ—ｒ５ｏｏ　ｋＶ交流系统、保护变压器等设备　用于保护交流发电机和电动机的绝缘　用于保护３３０　ｋＶ及以上交流系统线路设备绝缘　防雷技术是一项系统工程，从　４　备，除电源系统自身的防雷措施应　６　相互协调外，还应与建筑物防雷、　７　电力系统的防雷、接地设计等相互　８　电力网高压线路开始，到供电设　５　保护旋转电机用磁吹阀式避雷器　直流或吹阀式避雷器　中性点保护避雷器　用于保护直流系统电气设备绝缘　用于电机或变压器中性点保护　配合。对电力系统最大的潜在危害　９　是直接雷和感应雷，应采取多种措　１０　施以保护电力系统免受雷电的干　ｌ１　扰和破坏。目前越来越多的工程采　１２　纤维管式避雷器　用于电站进线和线路绝缘弱点保护　插拔式信号避雷器　高频馈线避雷器　插座型避雷器　用于双绞线传输线路中。以保护通信系统、计算机系统及自动化控制回路　用于保护微波、移动机站发及卫星信号接收器等　用于保护终端电子设备　用避雷器保护方案。避雷器保护由　１３　外到内可分为４个区域：　外部、雷击保护区（直接雷）。　１４　信号避雷器　网络避雷器　同轴电缆避雷器　用于ＭＯＤＥＭ，ＤＤＮ专线、传真机、电话等　用于服务器、工作站、接１：３等　用于同轴电缆以保护无线传送及接收系统　０区：最外层保护，即建筑物　１５　用途不一，本文仅对低压电源避雷器的抗浪涌能力作概略分析。　２．４．２低压电源避雷器　１区：建筑物内部。由感应雷或开关动作而引起的能量较强的瞬变量　（过压保护１区）。　低压电源避雷器用于交流１　ｋＶ以下配电系统中，它能承受较大的　浪涌电流，可达几万安培以上。低压电源避雷器采用以抗浪涌能力较强　的器件。常用浪涌抑制器件有火花间隙和氧化锌压敏电阻。　２区：建筑物内部，由静电放电或开关动作而引起的能量较弱瞬变量　（过压保护２区）。　３区：最内层保护，即建筑物内部，该区域里，无瞬变电流（电压）。对　可能产生相互影响的电路进行屏蔽和分开布线（过压保护３区）。　从０级保护区域到最内层保护区，必须实行分级保护。总之，对雷电　过电压抑制必须严格按照有关规程进行综合考虑，采取“整体防御、层层　设防、多级保护”，从而组成一个有效的防雷系统，只有这样，才能达到良　好的保护效果。防雷技术措施包括建筑物外部防雷和建筑物内部防雷。　２，３，１　建筑物外部防雷技术措施　（１）火花间隙具有绝缘、放电和灭弧的作用，在正常情况下，火花间隙　对地是绝缘的，而当遭受雷击时。火花间隙中的介质被浪涌电流强烈游离　导通，产生电弧。由于电动力和热的作用，迅速拉长电弧。该电弧碰到撞击　板会切割成许多小段电弧，在放电过程结束后电弧熄灭，完成了能量转换。　该技术措施是在建筑物上安装避雷针、避雷带（线）、消雷器、引下线　和接地系统等，以防直接雷。　２．３．２建筑物内部防雷技术措施　泄人大地。采用火花间隙，虽然浪涌吸收能力强，但剩余电压偏高。　（２）氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料，加入适量掺杂物，用常　规的陶瓷工艺制备而成。其氧化锌压敏电阻是一种伏特性为非线性的元　件。当压敏电阻两端加上电压时，在某一电压值（压敏电压值）以下几乎　没有电流通过，一旦浪涌电压超过压敏电压值时，电流会急剧地增大．这　样，氧化锌压敏电阻可以起到很好的电压箔拉作用。　据统计，８０％的雷击事故是由于感应雷（问接雷）或雷电侵入建筑物　内而引起的。建筑物内部防雷技术措施可以抑制和吸收感应雷的干扰。　３结语　电力系统避雷器是防感应雷的有效措旅之一，也是一种比较先进的　保护方法，它不仅适用于雷电过电压保护，而且可以对工频过电压、操作　过电压、谐振过电压进行抑制。避雷器是一种安全保护器，对可靠性的要　求很高，生产厂家必须有严格的质量管理体系，以保证产品质量。同时，　希望有关部门能监督检查，实行产品生产许可证或质量认证制度，决不　能让不合格的产品流人市场。　该技术措施有：等电位连接、屏蔽、合理布线、接地、滤波器、避雷器等。　２．４避霄器用途和分类　避雷器是保护电气（电子）设备免受瞬态雷电过电压危害的一种保　护电器，它通常是接于导线（电源相线、信号线、零线）和地之问，与被保　护设备并联，当雷电过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，　限制过电压的幅值，保护设备和系统，使系统能够正常工作。避雷器可以　按用途不同分类，见表１所示。　２．４．１　电力系统避雷器的抗浪涌能力　（责任编辑：刘翠玲）　第一作者简介：崔美荣，女，１９７０年生，１９９４年毕业于大同煤炭工业　学校机电专业，助理工程师，大同煤矿集团公司云冈矿电力公司，山西省　大同市，０３７００３．　雷电是一种能量极大的电磁干扰源，它在电网上产生的雷电流和雷　电过电压称作浪涌（冲击）电流和浪涌电压。抑制干扰的传输途径，提高电　力系统的抗浪涌能力，以达到电磁兼容（ＥＭＣ）的要求。干扰抑制和抗浪涌　的技术有多种方法，除等电位连接、接地（工作接地、防雷接地等）、屏蔽、滤　波器　理布线外，避雷器是一种最主要的措施之一。避雷器的品种繁多，　Ｔａｌｋｉｎｇ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　Ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　ＣＵｌ　Ｍｅｉ－ｒｏｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ　ｏｖｅｒ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｈａｓ　ｖｅｒｙ　ｂｉｇ　ｈａｒｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ—　ｖｏｌｔａｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｃａｎ　ｈｅｌｐ　ｔｈｅ　ｐｅｏｐｌｅ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒ—ｖｏｌｔａｇｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈ　ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｂｅｉｎｇ　ｄａｍａｇｅｄ　ａｎｄ　ｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇ　ｔｈｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ；ｏｖｅｒ－ｖｏｌｔａｇｅ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｌｉｇｈｔｎｉ　ｎｇ　ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎｓ　２５５