下载文档原格式
电力系统过电压介绍课件 (一)
电力系统过电压介绍课件是一种通过教学手段来引导学生了解电力系统中存在的过电压问题。
通过对过电压的定义、产生原因、危害以及防护措施等方面的讲解，让学生对于过电压有一个清晰的认识，从而在实际的工作中能够避免和解决过电压问题。
一、过电压的定义
过电压指的是电力系统中出现的瞬时或持续的电压异常高于给定水平的现象。
这种电压的异常可以是由于系统突然发生的负荷变化、电力故障或是环境因素导致的。
二、过电压的产生原因
1.负载变化
2.电气设备的故障
3.除雷器的失效
三、过电压的危害
1.对电力设备造成的破坏
2.对用电设备造成的伤害
3.可能引发人身安全问题
四、防护措施
1.过电压保护器
2.定期检查和维护设备
3.合理使用电力设备
4.采用可靠的除雷器
综上所述，电力系统过电压介绍课件的重要性不言而喻。
只有通过教
育手段来引导人们认识和理解过电压的危害，以及采取科学合理的防
护措施，才能有效地保障电力系统的稳定运行和人们的生命财产安全。
初级论述题1．简述电工识图的基本方法。
2．叙述正弦交流电的基本物理量。
3．试述基尔霍夫定律的内容。
4．试述万用表的基本原理和使用方法。
5．试述兆欧表的结构原理和使用方法。
6．试述钳形电流表的结构原理和使用方法。
7．简述电度表的选用与接线原则。
8．使用梯子时，应注意哪些安全事项？9．试述手电钻的使用和维护保养方法。
10．简述变压器的工作原理。
11．试述三相鼠笼异步电动机的结构。
12．试述三相鼠笼异步电动机的启动方式。
13．简述高压断路器的选用原则。
14．试述变压器发热的一般原因和检查方法。
15．简述异步电机的发热原因。
16．试述绝缘材料的选用准则。
17．如何用万用表进行二极管极性与好坏的判别。
18．如何用万用表判别三极管的类型和极性。
19．试述如何正确选用熔断器。
20．试述选择输电导线截面的技术要求。
21、BEAde简述架空线路的结构。
22．试述压线甜的正确使用方法。
23．试述电缆施工的一般要求。
24．试述对电缆接头的基本要求。
25．如何进行低压间接带电作业？26．简述他电急救人工呼吸的操作要点。
27．简述胸外按压的操作要点。
28．试述接地体的安装与施工要求。
中级论述题1、怎样维护高压断路器的电磁操作机构？2、高压断路器的弹簧操作机构应怎样维护？3、为什么直流电动机不允许直接启动？4、人工接地装臵有哪些要求？5、拆装直流电动机时应注意哪些问题？高级论述题1．为节约用电，工厂供电系统应做什么样的技术改造？2．何谓变压器的空载电流I0和空载损耗P0？3 述电力系统中无功功率补偿的方法及特点。
4．试述并联补偿电容器进行无功补偿的主要作用。
5．试述架空导线选择的条件。
6．试述线路运行分析应该包括哪些内容？7．试述电力系统过电压的类别。
8．试述自励式直流电动机的机械特性c9．试述直流他励电动机的制动方法及特点。
10．试述直流电动机的启动方法。
11．试述直流电动机的调速方法。
实际中常用何种调速方法？12．试述他励直流电动机调速系统的评价指标。
一、绝缘配合GB/T 16935. 1- 2008/IEC 60664-1 :2007 《低压系统内设备的绝缘配合第1部分:原理、要求和试验》根据设备的性能标准，对设备的电气间隙、爬电距离和固体绝缘的要求作了规定，并符合绝缘配合的电气试验要求。
绝缘配合是指依据设备的使用及其周围的环境来选择设备的电气绝缘特性，只有设备的设计基于其期望寿命中所承受的应力（例如电压）时才能实现绝缘配合。
二、瞬时过电压的绝缘配合瞬时过电压的绝缘配合主要依据受控过电压的条件，主要有下面两种控制：——内在控制：要求电气系统特性能将预期瞬时过电压限制在规定水平的条件，——保护控制：要求电气系统中特定的过电压衰减措施能将预期瞬时过电压限制在规定水平的条件。
通常用概率分析法来评定是否存在内在控制或是否需要保护控制，该分析要求了解电气系统的特性、雷击水平、瞬时过电压水平等。
该方法应用于GB/T 16895.10中，用于与低压电力系统连接的低压电气装置。
从图1可以看出，工频暂时过电压持续时间最长，但幅值最小；雷击瞬时过电压出现的几率最低，但幅值和危害最大。
图1 瞬时过电压的幅值和持续时间的典型范围三、额定冲击电压类别划分额定冲击电压指制造商对设备或其部件规定的冲击耐受电压值，以表征其绝缘规定的耐受瞬时过电压的能力。
直接由低压电网供电的设备应采用过电压类别的概念，瞬时过电压可作为确定额定冲击电压的基础。
3.1 合理化电压选取直接由低压电网供电的设备应将低压电网的标称电压转化为合理化电压.此电压可以作为选定爬电距离的电压最小值，也可用来选定设备的额定绝缘电压。
表1 单相（三线或二线）交流或直流系统表2 三相（四线或三线）交流系统电气设备可以有几个额定电压，以便使用在不同标称电压的低压电网中，这种设备电压应选取其最高额定电压。
3.2 耐冲击电压划分耐冲击电压（过电压类别）适用于直接从电源线上供电的设备。
额定耐冲击电压是由设备或设备部分制造商确定耐冲击电压，规定了设备绝缘耐受过电压的能力。
电工岗位技术比武题库（变配电知识论述题）论述题1.试述如何正确选用熔断器。
答:①类型的选择:对小容量的应选RC1A半封闭式或RM10无填料封闭式，对短路电流较大或易燃的地方应选RL1或RT0系列有填料封闭式，对硅元件应选用RS型快速熔断器；②熔体的选择:负荷电流平稳的熔体额定电流应等于或略大于负载电流；③对电机负载应选的额定电流为负载电流的1.5～2.5倍；④熔断器的额定电流应等于或大于熔体的额定电流；⑤熔断器的分断能力应大于电路可能出现的最大短路电流；⑥上、下级熔断器的配合，上一级熔断时间应为下一级的3倍以上。
若上、下级为同一型号，电流等级相差两级为宜。
评分标准:答对①②各占30%；答对③～⑥各占10%。
2.如何进行低压间接带电作业?答:①作业时，作业回路内的电气回路的漏电保护器投入运行；②工作时设专人监护，工作人员应戴绝缘手套或干燥的线手套，穿绝缘鞋和干燥的衣服，使用有绝缘手柄的工具，站在绝缘物上。
③应在良好天气下进行，④在低压配电装置上应采取防止相间短路和单相接地短路的隔离措施。
⑤断开配电箱的电压表或电度表电压回路时应采取防止短路或接地的措施。
⑥更换户外熔丝时，应在线路停电后进行。
评分标准:答对①②各占30%；答对③～⑥各占10%。
3.试述接地体的安装与施工要求。
答:①接地体分为自然接地体和人工接地体。
应尽可能采用自然接地体，如地下水道、建筑物的金属构架，地下建筑物的钢筋基础等。
②接地体材料:角钢不少于50 mm×50 mm×5 mm，长2.5m；钢管Ф≥50 mm；壁厚不小于3.5mm；长2.5 m，表面镀锌，垂直打入地下，顶端埋入地下不少于0.6 m；③水平接地体扁钢厚度不少于4 mm，截面积不少于48 mm2；④接地体之间的连接采用搭接接头焊接，搭接长度为宽度的2倍，焊点至少3个棱边；圆钢搭接长度不少于圆钢直径的6倍，接头应用油漆或沥青防腐。
⑤接地体数量由接地阻值决定，但不能少于2根。
电力系统过电压分类和特点电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。
产生的原因及特点是:大气过电压:由直击雷引起,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。
因此,220KV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。
工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。
操作过电压:由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况下过电压倍数较高。
因此30KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。
谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长。
变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑?变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑?答：变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。
遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，应根据规程规定或实际情况临时处理。
(1)变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。
当变压器检修时，可作特殊运行方式处理，例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。
(2)变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。
如果由于某些原因，变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行，当其中一台中性点直接接地的变压器停运时，若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。
否则，按特殊运行方式处理。
(3)双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时、将另一台中性点不接地变压器直接接地。
供配电系统中的过电压供配电系统过电压分为大气过电压和内过电压两大类。
1、大气过电压大气过电压又称雷电过电压，它是由于供配电系统的设备或建筑物患病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，大气过电压还被称为冲击过电压。
当雷云主放电时，由于放电电流为波头很陡、波幅值很高、衰减很快的冲击波，因而作用在物体上形成的冲击过电压对建筑物、人身和设备绝缘都有很大的危害性。
由大气中的雷云对地面放电而引起的大气过电压又分直击雷过电压和感应雷过电压两种最基本形式。
1.1 直击雷过电压直击雷过电压是指雷直接击中地线或绕击到导线上，雷电流在接地电阻上或导线的阻抗上的电压降叫直击雷过电压。
直击雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。
直击雷过电压是雷闪直接击中电气设备的导电部分时所消失的过电压。
雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。
雷闪击中正常状况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位上升以后又对带电的导体放电称之为反击。
直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。
图1 直击雷的放电示意图直击雷过电压的过程为雷云→雷电先导→迎雷先导→主放电阶段→余辉放电。
主放电电流很大，高达几百千安，但持续时间极短，一般只有50～100μs。
余辉放电阶段电流较小，约几百安，持续时间约为0.03～0.15s。
1.2 感应雷过电压感应雷过电压是雷击在线路四周的物体或大地上，猛烈的电磁场变化对线路产生静电感应和电磁感应而形成的过电压，最高可达500～600kV。
感应雷过电压是雷闪击中电气设备四周地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接患病雷击的电气设备上感应出的过电压，这里的电气设备包括二次设备、通信设备等。
因此，架空输电线路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的防雷力量。
2、内部过电压内部过电压是由于操作、事故或其他缘由引起系统的状态发生突然变化，而消失从一种稳定状态转变为另一种稳定状态的过渡过程，在这个过程中所产生的可能对系统有危急的过电压。
过电压的分类过电压是电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压从而可能危害绝缘的异常电压，属于电力系统中的一种电磁扰动现象，是电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化所致。
过电压分为外部过电压和内部过电压。
工厂企业中电气设备的安全运行，主要取决于电气设备的绝缘水平和作用于绝缘的电压。
过电压保护的目的是为了防止电气设备绝缘遭受过电压的破坏。
在过电压的作用下如不采取措施，则电气设备的绝缘将会被击穿，从而造成设备损坏和停电等事故。
一、外部过电压由于大气中雷电放电引起的过电压称为外部过电压或称大气过电压，又叫雷电过电压，分为直击雷过电压、感应雷过电压和雷电侵入波。
雷电过电压是由大气中的雷云对地面（包括线路、设备）放电引起的。
雷电放电能引起变电所母线短路，从而造成重大事故。
大气过电压使变电所的设备，特别是变压器的内部绝缘损坏，甚至烧毁变压器，烧毁架空线路，造成供电、用电系统的损害，因此必须采取防过电压的保护措施。
1、直击雷过电压雷电直接对输电线路或电气设备放电，引起强大的雷电流通过线路或设备导入大地，从而产生破坏性很大的热效应和机械效应，称为直击雷过电压。
如果雷云直接对导线放电，雷云中大量电荷将聚集到导线上，就会产生直击雷过电压，直击雷过电压幅值可达数百万伏。
架空线路和露天变电所遭受直击雷的机会比较多。
2、感应雷过电压当雷云不是直接击于输电线路的导线上，而是向线路附近地面或向避雷线上进行主放电，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气设备上感应出的过电压叫感应过电压。
3、雷电侵入波也称高电位侵入波，它是指由于架空线路或架空金属管道上遭受直击雷和感应雷而产生的高压冲击雷电荷，可能沿线路或管道侵入室内。
据统计，在电力系统中，由于雷电侵入波而造成的雷害事故，约占雷害总数的一半以上。
二、内部过电压由于供、用电系统内部进行操作或发生故障，使能量转化或传递而引起的过电压，称为内部过电压。
内部过电压可分为操作过电压、弧光接地过电压和谐振过电压。
过电压的概念与分类
过电压是指在电力系统中，电压超过了正常的工作范围。
这种情况可能会对设备和人员造成危害。
过电压可以分为以下几种类型：
1. 操作过电压：这是由于电路中的电感、电容和电阻相互作用产生的电压升高。
例如，开关操作、电力系统振荡、雷电等都可能产生操作过电压。
2. 暂态过电压：这是由于电力系统的非线性特性产生的电压升高。
例如，电力系统的开断、短路等都可能产生暂态过电压。
3. 操作冲击过电压：这是由于电力系统的开断或短路产生的电压升高。
这种过电压的幅值高，上升速度快，可能对设备和系统造成严重损害。
4. 雷电过电压：这是由于雷击产生的电压升高。
这种过电压的幅值非常高，可能超过设备的工作电压数倍，对设备和人员造成严重危害。
5. 工频过电压：这是由于电力系统的振荡或非正常操作产生的电压升高。
这种过电压的幅值相对较低，但持续时间长，可能对设备和系统造成慢性损害。
过电压的防治是电力系统安全运行的重要环节，需要通过合理的设计、运行和维护以及有效的保护装置来实现。
电源系统的过电压类别-基础电子
市电供电电气设备的工作环境根据浪涌保护等级分为四个过电压类别（OVC）。
本文将介绍这四个类别的不同之处，以及在某些情况下如何在OVC III使用原本额定为OVC II的AC／DC电源。
大多数市电供电设备的用户都相信，只需将设备插入使用方便的插座，设备就可以安全且可靠地运行，而严格的强制性电源国际标准也支持这个概念，即使安装在其他设备里的模块化产品也要达到低级别的电气隔离和电磁兼容性，包括对电压浪涌和瞬变的抗干扰能力。
事实上，在家里、办公室或工厂的任何地方，市电都来自壁式插座，提供的应该是相对干净的市电电源，不会产生不正常的瞬态电压而损坏终端设备。
但是随着建筑内的电气设备通过基础设施布线经过配电板终连接到交流电源，来自外部产生的过电压事件会逐渐增加，例如雷击或公用事业网络上安装的负载突降，这些都是风险。
环境中的过电压
在一些应用中，单相或多相AC／DC电源连接到中央配电盘，例如电动汽车的家用充电器或DIN导轨安装电源。
相较于插入式电源，较为严重的瞬变幅度和能级要求这些位置上的电源转换器要有额外的过压保护。
国际标准IEC 60664－1《低压系统内设备的绝缘配合》定义了四个类别，分别为OVC I至OVC IV，如表1所示。
表1：IEC 60664－1：2020的过电压类别
OVC I是通过隔离电源与下游电路连接的设备，例如笔记本充电器提供DC给计算机，而OVC IV则是直接连接到主输入电源的设备（图1）。
这代表建筑物中大多数的电源供电设备都属于OVC II和OVC III。
简而言之，OVC II包括所有配有插头的家庭、车间和办公设备，分别由保险丝或断路器保护着。
OVC III主要是指安装在开关柜或配电箱内部的连线设备，例如继电器、断路器和固定安装电源。
特别讨论到雷电防护时，IEC 62305－1标准定义了与OVC IV至I对应的LPZ 0至LPZ3的防护区。
电涌保护器（SPD）的标准IEC 61643－11也与防护设备I、II和III类以及LPZ 0、1和2的定义相关联。
IEC 61643－11标准还定义了为了证明抑制装置的有效性所需的测试波形，例如由直接雷击产生的10／350?s瞬态以及间接雷击（感应雷）或大气放电产生的8／20s ＋1．2／50?s组合。
要预防所有种类的浪涌事件就必须使用一个多级抑制系统（图2）。
图2：IEC 60664－1 过电压类别对应到IEC 62305－1防护区和IEC 61643－11防护设备类别
这些安装规范通常要求具有使用寿命终止指示（听觉或视觉）以告知用户SPD已被高能量或反复的雷击所损坏。
过电压类别的差异
不同OVC的设备必须承受在低压配电网络上与瞬态电压对应的各种脉冲电压。
IEC 60664－1在这方面提供以下信息（表2）：
表2：不同系统电压和OVC的额定脉冲电压
必须注意的是，表2呈现的值是基本绝缘的额定1．2／50?s峰值脉冲电压。
双重绝缘或加强型绝缘则使用较高的电压类别。
例如，300Vrms OVC II的加强型隔离需要达到4000V脉冲电压的等级。
但是在进行符合性测试时还是必须考虑到工作海拔高度。
表2给出的脉冲测试电压值是预设在2000m，在更低的海拔高度时该值会增加。
因此海平面的电压值会从4000V增加到4923V。
IEC 60664－1的表F．5列出了相关的校正系数。
另一方面，越高的高度所需的小电气间隙也越大。
例如，2000m 的电气间隙的海拔校正系数为1．00，但在5000m时增加为1．48。
IEC 62109－1的表F．1列出了相关的校正系数。
OVC III电源需要加强安全屏蔽
OVC III电源比常见的OVC II电源需要更高的耐压规格和更大的电气间隙。
为了满足这些要求，可以使用隔离变压器将瞬态降到OVC II 水平，但这通常是一个不便且昂贵的解决方式。
更好的解决方案是设计一个可以在OVC III环境中可直接连接使用的电源。
AC／DC电源设计的其中一个重点是必须大幅增加线路和器件之间的电气间隙。
在OVC II环境中使用基础隔离AC／DC产品，4kV的隔离栅需要至少3．0mm的电气间隙。
而在OVC III环境中，由于脉冲电压增加到6kV，因此电气间隙至少要达到5．5mm（IEC 60664－1标准之表F1和F2）。
但是大多数AC／DC转换器具有增强隔离栅。
标准要求使用「对应到下一个高脉冲电压的值」。
这意味着加强型隔离转换器在OVC II和OVC III环境中分别需要5．5mm和8．0mm的间隙。
IEC 60664－1和IEC 61558－1还规定了50／60Hz的介电强度测试电压，可以设定与脉冲测试的一样高。
例如，IEC 61558－1要求300Vrms 工作电压和OVC III／加强绝缘的介电测试电压为4200Vrms ＝5938Vpk，未指定海拔高度（IEC 61558－1标准之表14）。
这跟要求2000m高度为6kV 的IEC 60664－1脉冲测试值类似，只是一个是测试60秒的介电强度，另一个则是测试短时间内的瞬态脉冲电压。
合适电源转换器的安全标准取决于实际应用。
在OVC III环境中使用的产品通常适合IEC 61558－1《安全的电力变压器、电源、反应堆和类似组合产品》的标准。
该标准的附件R引用了IEC 60664－1的脉
冲测试电压等级。
幸运的是，IEC 61558－1的安全电气间隙要求与IEC 60664－1的要求相同。
两个标准都在2000m以上使用了相同的海拔校正系数。
用户也可以为OVC III的产品选择IEC 62477－1 《电力电子转换器系统和设备的安全要求》的标准。
该标准一样引用了IEC 60664－1的脉冲值、爬电距离和电气间隙、介电测试电压和海拔校正系数。
IEC 61010－1《测量、控制和实验室用电气设备的安全要求》的标准适合OVC III环境的测试和测量设备。
该标准规定300Vac加强隔离的间隙距离为6mm（IEC 61010－1标准之表K．3），而IEC 60664－1的标准为8mm，海拔校正系数则相同。
但是，IEC 61010－1的其他测试要求更苛刻。
例如，在300Vrms的OVC III环境中，加强固体绝缘的脉冲电压测试为6400V（IEC 61010－1标准之表K．6），与IEC 60664－1标准中规定的6000V脉冲电压测试不同。
通用的安全标准IEC／EN／UL 62368－1《音视频、信息技术和通信技术设备的安全要求》参考了IEC 60664－1的OVC III和OVC IV环境要求。
过时的IEC 60950－1要求300Vrms／OVC III具有6mm的电气间隙（IEC 60950－1标准之表2H），与IEC 61010－1的规定相同，但现在替代的IEC 62368 －1跟IEC 60664－1相符合，将间隙要求提高到8mm。
医疗级AC／DC有可能符合OVC III的要求
RECOM提供符合OVC III要求的电源，例如板载RAC05－K／480转换器（图3），输入电压范围为85－528VAC，适用于单相电源和三相
400／480VAC线对线或线对零线连接。
该系列具有5W输出功率和4kVac加强型隔离性能，是一款II类电源（无接地连接），无需任何外部器件即可满足工业安全和EMC要求。
RAC05－K／480系列提供5V、12V或15V DC输出，非常适合苛刻的OVC III工业环境的设备，例如智能电表、再生能源或IoT应用。
另一种OVC III应用是使用医疗安全等级的器件。
满足240Vac系统2级患者保护措施（MoPP）要求的电源同时也符合OVC III介电强度和爬电／电气间隙的标准，分别为4kVrms和8mm。
即使医疗级电源可以承受50／60Hz 4kVrms介电强度测试，但符合IEC 61000－4－4标准3级（＋／－2kV峰值）只能满足OVC II对快速瞬态抗扰的要求。
为了将瞬态抗扰度提高到OVC III的等级需要一个外部浪涌抑制器。
通常是在电源上安装一个金属氧化物压敏电阻加上一个适当的输入保险丝或限流装置，以在电路短路时提供必要的保护。
RECOM AC／DC医疗级电源分别为RACM40－K、RACM60－K、RACM230－G和RACM550－G系列，提供板载和有外壳安装的选项医疗级电源如果要在可插拔的应用上使用就必须在交流电源输入端加上双保险丝，然而工业、办公室或家庭环境的其他标准可能会明确禁止这样做。
因此在选择符合OVC III要求同时也会用在其他应用如工业控制的医疗电源时，中性保线丝可能需要换成更高的值以确保线路保线丝会先熔断。
由于医疗级电源被预期使用，因此只有一个火线保险丝。
可应要求定制适合OVC III环境固定装置的非医疗级版本。
OVC III电源的简单解决方案
过去可能很难找到可以安装在OVC III环境中又经济的AC／DC电源，但是现在有越来越多的制造商可以提供，例如RECOM。
与制造商的技术支持团队进行讨论之后可能会发现，由于医疗级产品已经符合较不严格的工业安全标准，因此只需通过简单的修改就可以满足OVC III 的要求。
