第六节 工频电压升高

地网的工频电位升高问题探析摘要：地网工频升高必然对设备及人身安全带来极大隐患，故文章介绍了一般情况下，变电站所采取的高电位引外和低电位引内的措施。

同时，还详细分析了阀式避雷器反击过电压与站内短路所引起的流动波过电压机理，以及相应的防护措施。

关键词：地网工频电位升高引言在土壤电阻率高的地区，地网的接地电阻一般很难降低，因此在发生接地短路故障时，地网的电位可以升得很高。

以规定允许的5Ω为例，只要经地网入地的短路电流达2000A，地网的电位就会抬高到10000V，大大超过规定的安全电压2000V。

地网的均压措施只能解决跨步电势和接触电势的问题，而要保证设备和人身的安全还必须解决高电位引外和低电位引内的问题。

高电位引外和低电位引内的措施变电站中高电位引外和低电位引内的措施主要有：隔离向站外供电的三相四线制低压线路、隔离对外的通讯线路、隔离铁路轨道和各种金属管道等。

2.1 对向站外供电的三相四线制低压线路的隔离当向站外供电的三相四线制的电源中性点和地网相连时，地网的高电位以经相线、零线和电缆的金属外皮传到用户处，使用户的人身和设备安全受到威胁。

为了防止高电位引外，从变电站引出到接地网外的低压线路，最好使用架空线路，其电源中性点不在接地网内接地，而在用户处单独接地。

如果采用有金属外皮的电缆供电，则除电源中性点不在接地网内接地而在用户处接地外，最好能把电缆直埋于土中，或在电缆进入用户处将金属外皮剥去50-100cm后穿入绝缘保护套内。

应该注意，对于用水泥横担、杆铁横担的低压线路，由于低压绝缘子的工频干试电压只有2000V，当地网电位升高时，可能造成绝缘子的的逆闪而把电位引向相线或零线，因此当地网电位高于2000V时，在接地网内的低压水泥杆线路应加强绝缘。

2.2 对和站外相连的通讯线路的隔离当变电站有和站外相连的通讯线路时，站外的低电位将通过通讯线路引入站内，这样，当电网电位抬高时，人站在地网上，用手接触通讯设备（例如打电话），这一电位差就会作用在人体上，影响到人身的安全。

电力系统工频电压升高的产生机理随着社会的进步和人们生活水平的提高，电力系统的重要性也日益突出。

而电力系统工频电压升高是一种常见的现象，它会对电力系统的正常运行产生很大的影响。

为了更好地了解电力系统工频电压升高的产生机理，本文将对该问题进行详细的探讨。

一、电力系统工频电压升高的概念电力系统的电压是电力系统基本参数之一，电压升高是指电力系统中高压侧电压值比标称电压高出的百分数，是一个反映电力系统电压稳定性指标的重要参数之一。

一般来说，电力系统的工频电压升高应该在5%以内，否则就会对电力系统的正常运行产生很大的影响。

二、电力系统工频电压升高的原因1. 电力负荷变化电力系统的电压水平主要受负荷影响，当负荷突然变化时，会导致电压升高。

这是因为电压与电流成正比关系，当负荷增加时，电流增加，电阻不变，电压也随之升高。

2. 输电线路过长输电线路越长，在电流相同的情况下，电阻和电感越大，电压降就越大。

当电压降过大时，会导致输电线路的电压升高。

3. 电力系统电气设备故障电力系统中的电气设备故障，如变压器开路、接地、短路等，会导致电压升高。

因为在故障时，电压对电阻的作用减弱，电流增大，从而引起电压升高。

4. 电力系统传输能力不足当电力系统传输能力不足时，会出现输电线路过载的情况，过载时输电线路的电压也会升高。

三、电力系统工频电压升高的预防措施为了避免电力系统工频电压升高带来的影响，需要采取一定的预防措施。

1. 合理安排电力负载可以通过合理安排电力负载来降低电力系统电压升高的风险。

例如，在高负荷时刻，可以将部分负荷转移或限制负荷增长，防止电压升高。

2. 加强电力系统保护措施在电力系统中加强保护措施，对防范电力系统工频电压升高非常重要。

例如，安装过压保护装置、均压装置等，一旦电压升高达到设定值，及时采取保护措施。

3. 加强电力系统的技术管理和设备维护加强电力系统的技术管理和设备维护，对防范电力系统工频电压升高也非常重要。

高电压知识总结（简明版）1、局部放电：在极不均匀电场中，在间隙击穿之前，只在局部场强很强的地方放电，但在整个间隙并未发生击穿，这种放电称为局部放电2、沿面放电：在气体介质和固体介质的交界面上沿着固体介质表面而发生在气体介质中的放电，称为沿面放电。

当沿面放电发展到使整个极间发生沿面击穿时称为沿面闪烁。

3、吸附效应：某些气体的中性分子或原子对电子具有较强的亲合力，当电子与其碰撞时，便吸附其上形成负离子，同时放出能量，这种现象称为吸附效应。

4、自持放电：不依靠外界电离因素，仅由电场作用维持放电的过程，这种过程称为自持放电。

5、极性效应：对于电极形状不对称的棒板间隙，击穿电压与棒的极性有很大的关系，即极性效应，极性效应是不对称的不均匀电场中的一个明显的特性。

6、电击穿：电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接造成固体绝缘击穿的现象。

7、“小桥理论”：杂质、气泡在电场作用下，在电极之间形成小桥，击穿沿着小桥发生。

8、电子崩：是指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新的电子又与初始电子仪器继续参与碰撞电离，使电离电子剧增犹于高山雪崩。

9、电晕放电：电晕放电是极不均匀电场中特有的一种自持放电形式10、吸收现象：直流电压Ｕ加在固体电介质时，通过介质中的电流将随时间而衰减最终达到某一稳态值，这种现象称为吸收现象。

11、临界波头时间：在气隙的５０％操作冲击电压Ｕ５０％与波前时间Ｔｃｒ的关系曲线中，存在最不利的波前时间Ｔｃ，称为临界波前时间。

（此时击穿电压最小）12、绝缘老化：电介质在电场的长时间作用下，会逐渐发生某些物理化学变化，从而使物理、化学性能产生不可逆转的劣化，导致电介质的电气及机械强度下降，介质损耗及电导增大等，这一现象称为绝缘老化。

13、滑闪放电：当电压超过某一临界值后，放电的性质发生变化，个别火花细线则会突然迅速伸长，转变为分叉的树状明亮火花通道在不同的位置上交替出现，称为滑闪放电。

工频电压升高的限制措施
工频电压升高可能会引发一系列的问题，因此需要采取限制措施：
1. 增加电源容量：提高发电、输变电、配电系统的容量，确保供电系统能够满足电力需求，减少电网负荷过重带来的潜在问题。

2. 发电机调节控制：通过控制发电机的励磁系统，调整输出电压，确保在合理范围内稳定电网电压。

3. 配电变压器调节控制：利用自动化控制技术，对配电变压器进行调节控制，确保在合理范围内稳定电网电压。

4. 定期维护和检修：定期对发电、输变电、配电设备进行维护和检修，确保设备正常工作，避免因设备老化或损坏导致电压升高。

5. 安装稳压器等电压调节设备：在重要电力用户端安装稳压器等电压调节设备，对所需电压进行调节，避免因电压波动对设备造成损害。

6. 安装电力负载控制设备：通过安装电力负载控制设备，对重要负载进行合理控制，以减少对电网的需求，维持电网的稳定运行。

7. 加强监测和调控：建立监测系统，实时监测电网电压，对异
常情况及时进行调控，确保工频电压处于合理范围内。

8. 加强法规、标准及技术规范的制定和执行：通过建立完善的法规、标准及技术规范，对工频电压进行合理的限制和控制，确保电网安全稳定运行。

什么是工频过电压？工频过电压的分类和特点有哪些？
什么是工频过电压
工频过电压(power frequency overvoltage)指系统中由线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的的频率等于工频(50 Hz)或接近工频的高于系统最高工作电压的过电压。

工频过电压分类
（1）中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，另两健全相对地电压升高1.73倍。

这种过电压发生在中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。

（2）长线路空载运行时末端电压升高。

长线路空载运行时，线路中流动的是对地电容和线间电容电流。

电容电流流经长线路的导线电抗（感抗），引起末端电压升高，即所谓电容电流效应。

（3）甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。

工频过电压的特点
（1）工频电压升高的大小会直接影响操作过电压的实际幅值。

操作过电压是叠加在工频电压升高之上的，从而达到很高的幅值。

（2）工频过电压的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果。

避雷器的最大允许工作电压是由避雷器安装处工频过电压值来决定的。

如工频电压过高，避雷器的最大允许工作电压也越高，避雷器的冲击放电电压和残压也将提高，相应被保护设备的绝缘水平要随之提高
（3）持续时间可能较长。

例如中性点非有效接地系统发生单相接地故障时可以带故障运行2h。

但工频过电压数值并不很大，对电气设备正常绝缘危险不大。

但是，如果在发生其他内部过电压时，又存在工频过电压，则过电压更为严重。