过电压与设备耐压.docVIP

. . 过电压与设备耐压 一、过电压 电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化是产生过电压的根本原因。过电压分为外过电压和内过电压两大类。研究电力系统中各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。 无论外过电压还是内过电压，都受许多随机因素的影响，需要结合电力系统具体条件，通过计算、模拟以及现场实测等多种途径取得数据，用概率统计方法进行过电压预测。 针对过电压的起因，电力系统必须采取防护措施以限制过电压幅值。如安装避雷线、避雷器、电抗器，开关触头加并联电阻等，以合理实施绝缘配合，确保电力系统安全运行。 1.外过电压 外过电压又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，所以常称为雷电冲击波。 （1）直击雷过电压　 雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。 （2）感应雷过电压 雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。 （3）输电线路防雷　 架空输电线路绵延纵横，最易遭受雷击，是引起线路故障的主要原因之一，需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路防雷能力。耐雷水平是指线路遭受直接雷击尚不致引起绝缘闪络的最大雷电流值(kA)。雷击跳闸率是指折合为标准条件下（100km线路，40雷电日/年）雷击引起的线路跳闸次数（次/百公里·年）。中国220～330kV线路雷击跳闸率实际运行统计约为0.39～0.16次/百公里·年。 输电线路一旦出现雷电过电压，还将以流动波形式沿线路传播，侵入变电所以后还可能引起绝缘破坏事故。由线路传来的雷电过电压称为雷电侵入波。需采用避雷器将雷电侵入波削弱到电工设备绝缘所能承受的限度以内。 电力系统中常装设磁钢棒、示波器等观测记录仪器以积累雷电过电压资料。 2.内过电压 电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。为了满足正常运行的需要，或者被迫切除故障，电力系统会经常通过断路器操作改变运行方式。电力系统可以看作是一个由许多电感、电容等性质的元件所组成的复杂电路。断路器操作会使电力系统从一种电磁状态过渡为另一种电磁状态。在这种过渡过程中会出现电磁振荡，电磁能与静电能在电感性与电容性的元件中以电路固有频率交替转化，以致使电工设备上出现过电压。用断路器操作变电所空母线（可看作由电容和电感组成），它也会产生很高的操作过电压（1.8～2.0倍）。交流电弧的电流每次经过零点都有熄灭和重燃的过程。通过断路器操作切断电流，或者系统发生电弧电流接地──弧光接地，在电流最终切断之前有时还可能出现多次电弧熄灭与重燃，加剧了电磁振荡过程，使过电压更为严重。上述原因产生的过电压称为操作过电压，是电力系统内部过电压的一种主要类型。操作过电压的持续时间约为几百微秒至几毫秒，它的峰值也具有脉冲性质，称为操作冲击波。 电力系统内部过电压还有暂时过电压。暂时过电压还包括谐振过电压。 电力系统内部过电压的能量来源于系统本身。它的幅值以工作电压为基础而增长。通常用系统工作电压（对地的）幅值U的倍数K·U来表示。K值约为1.3～4.0，其大小与系统参数、断路器性能、中性点接地方式等一系列因素有关。 （1）操作过电压 电力系统由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的过电压。常见的操作过电压有以下几种。 ① 空载线路合闸与重合闸过电压：输电线路具有电感和电容性质。 ② 切除空载线路过电压：空载线路属于电容性负载。由于切断过程中交流电弧的重燃而引起更剧烈的电磁振荡，使线路出现过电压。 ③ 切断空载变压器过电压：变压器是电感性负载，同时对地还有等值电容。当断路器K突然切断电流时，电流变化率甚大，使变压器上产生甚高的感应过电压。电流切断以后，变压器中残余的电磁能又向对地电容C充电，形成振荡过程，因而出现过电压，称为截流过电压。断路器操作切除其他电感性负载也会出现类似的过电压。 ④ 弧光接地过电压：中性点不接地系统发生单相接地故障时，由于接地电弧间歇重燃现象而引起的过电压。接地电弧每次经过零点都要经历熄灭和重燃的过程。较小的电弧电流可以自行熄灭，不致重燃。较大的电弧电流则会稳定地重燃，必须靠开关操作才能切断。中性点不接地系统，单相接地电流是电容性的，一般超过10A，电弧既不容易自行熄灭，又不足以稳定重燃，因而发生间歇重燃现象。电弧每次间歇重燃都引起系统电磁振荡，并且前后过程互相影响，振荡逐次加强，使系统出