过电压的防治

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1、大气过电压及操作过电压的防治（安徽至臻电气有限公司）3〜35kV电力供电系统上，过电压现象十分普遍，包括雷电过电压、操作过电压、弧光过电压、谐振过电压等，每种过电压特性不同，防治原理也不同。一、雷电过电压形成及分类雷电过电压，是由于电力系统的设备或建（构）筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压，因其能量来自系统外部，故又称为外部过电压。雷电过电压有两种基本形式：直击雷过电压和感应雷过电压。1.直击雷过电压直击雷（directlightning）过电压是指雷云直接对电气设备或建筑物放电而引起的过电压。强大的雷电流通过这些物体导入大地，从

2、而产生破坏性极大的热效应和机械效应，造成设备损坏，建筑物破坏。图1.1直击雷的放电图1.2雷电流波形2.感应雷过电压所谓感应雷过电压，是指当架空线附近出现对地雷击时，在输电线路上感应的雷电过电压。感应雷过电压的形成过程可以用图1・3来表示，在雷云放电的起始阶段，雷云及其雷电先导通道中的电荷所形成的电场对线路发生静电感应，逐渐在线路上感应出大量异号的束缚电荷Q。由于线路导线和大地之间有对地电容C存在，从而在线路上建立一个雷电感应电压U=Q/CO当雷云对地放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，向线路两端冲击流动。这就是感应雷过电压冲击波。图

3、1・3感应雷过电压的形成过程高压线路上的感应过电压，可高达几十万伏，低压线路上的感应过电压，也可达几万伏。如果这个雷电冲击波沿着架空线路侵入变电站或厂房内部，对电气设备的危害很大。针对大气过电压，金属氧化物避雷器的动作时间快，残压值不高等特点，可以有效的防治大气过电压。二、操作过电压的产生及分类操作过电压是指电路中的断路器、隔离开关、继电器、可控硅开关等通断转接时，在系统电路中、电路对地以及开关两端所产生的过电压。产生操作过电压的原因是由于线路及其中的元器件都带有电感和电容，储存在电感中磁能和储存在电容中的静电场能量，在电路状态突变时产生能量转

4、换，过度的振荡过程，由振荡而出现过电压。操作过电压的持续时间比雷击过电压长，比暂态过电压短，在数百微妙到lOOmS之间，并且衰减很快。常见的真空断路器操作过电压又可以分为截流过电压、多次重燃过电压、三相开断过电压。1.截流过电压。由于真空断路器有良好的灭弧性能，当开断小电流时，电弧在过零前就会熄灭，由于电流被突然切断，其滞留于电机等电感绕组中的能量必然向绕组的杂散电容充电，转变为电场能量。对于电机和变压器，特别是空载或容量较小时，则相当于一个大的电感，且回路电容量较小，因此会产生高的过电压，特别是开断空载变压器时更危险。从理论上讲可以产生很高的

5、过电压，但由于触头和回路中有一定的电阻产生损耗以及发生击穿，对过电压值有相当的抑制作用，但这种抑制作用是有限的，不能消除在切断小电流时出现的过电压。因此特别对感应负载在采用真空断路器作为操作元件时，应加装过电压保护设备。2•多次重燃过电压。多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃，电源多次向电机电容进行充电而产生的。在真空断路器切断电流的过程中，触头的一侧为工频电源，另一侧为LC回路充放电的振荡电源,如果触头间的开距不够大，两个电压叠加后就会使弧隙之间发生击穿，断路器的恢复电压就会升高。如果触头开距不够大，就会发生第二次重燃，再灭弧、再重燃以致发生

6、多次重燃现象，多次的充放电振荡，触头间的恢复电压逐级升高，负载端的电压也不断升高，致使产生多次重燃过电压，损坏电气设备。3•三相开断过电压。三相开断过电压是由于断路器首先开断相弧隙产生重燃时，流过该相弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的工频电流迅速过零，致使未开断相随之被切断，在其他两相弧隙中产生类似较大水平的截流现象，从而产生更高的操作过电压，所产生的过电压是加在相与相之间的绝缘上。在开断中小容量电机或轻负载情况下容易出现三相开断过电压。针对操作过电压目前市场上的保护设备比较混乱，主要有二个类别，组合式过电压保护器和阻容吸收器，两种产品都有自己

7、的优点及不足，组合式过电压保护器的优点是可以对相间和相地起到同样的保护效果，且吸收能量大，对系统没有任何干扰，缺点是动作时间稍慢。阻容吸收器的优点是可以降低过电压的频率，就是通常意义上说的延缓陡波，缺点较多，主要是吸收能量小，正常运行时电容容易老化，增加电容电流，使电网复杂性加大。因此在高载能区域可以选择性使用，但不能选择复合式过电压保护器。复合式过电压保护器是将两者结合到一起，为了解决电容老化及电容电流的问题，增加了间隙，问题解决了，但阻容吸收器的优点也被隔离了。针对弧光过电压及谐振过电压，都有专门的限制设备，才可以有效的限制过电压的危害。对

8、过电压保护器的比较：普通金属氧化物避雷器（YH5W系列）表征氧化锌阀片长期运行的寿命指标为荷电率：Cxl.lxl.15Uef

9、=UlmA其中，Ue为设