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第五章：过电压及低压系统电涌防护过电压指系统出现了超过正常电压范围的高电压值。
电力系统正常运行中，无论是过电流，还是过电压都将对系统产生影响和危害，过电流的危害主要是大电流产生的力效应和热效应会损坏系统设备，而过电压的危害主要是使绝缘遭到破坏而导致系统设备损坏！对于供配电系统，若将用电设备考虑进去，过电压危害形式要更多一些，总之，在供配电系统，短路造成的过电流一般仅危及系统安全，而过电压不仅危及系统安全，还危及用电设备、人身、建筑物等的安全，其危害更广，本章将主要研究供配电系统中过电压的产生及防护问题。
第一节过电压与设备耐压：一、过电压：1、过电压的分类（1）按能量来源分：大气过电压和内部过电压。
1）大气过电压（外部过电压）：直击雷过电压：是指雷云直接向杆塔、避雷线或导线放电产生的过电压，比重大，危害大。
感应雷过电压：感应过电压静电分量-----雷云中电荷突然消失，进而使静电场突然消失造成的。
感应过电压的电磁分量-----雷云放电中产生的突变电磁场耦合至导线上产生的感应电动势引起的过电压。
感应雷过电压对35KV以下系统危害大！通常S>65m时，雷击地面的概述转大，此时感应过电压最大值Ugm=25Ihl/s，I－雷电流幅值（KA），hl－导线高度（m），S－雷击点距导线距离（m）。
（极性：与雷电流极性相反！）若导线上方有避雷线，则其屏蔽作用，会使感应过电压幅值降低。
外部过电压能量来自于雷电，能量量值大、但作用时间短，通过各种途径耦合到电网中。
过电压大小与系统标称电压无关，因此对中、低压系统危害特别大。
2）内部过电压：暂时过电压：工频过电压和谐振过电压。
操作过电压：间歇电弧接地，空载分合闸过电压。
内部过电压能量来自于系统本身，是由于系统内部运行状态或参数发生变化引起能量重新分配过程中所产生的一种现象。
*操作过电压：指在电力系统中实施了某种操作产生的过电压。
操作过电压能量来自于操作过程中电网能量的转换和重新分配。
第五章过电压保护题库（64题占6.14％）一、选择题（24题）1、在过电压作用过去后，阀型避雷器中（）。
【★★☆☆☆】A. 无电流流过B. 流过雷电流C. 流过工频续流正确答案:C2、雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电时，线路绝缘子可能被击穿并对导线放电，因此而产生的过电压称为（）。
A. 直接雷击过电压B. 感应雷过电压C. 雷电反击过电压正确答案:A3、最适合用于保护绝缘要求较低的旋转电机的阀型避雷器是（）。
A. FCZ型B. FS型C. FCD型正确答案:C4、在雷云对地放电的过程中，（）阶段持续时间最长。
A. 先导放电B. 主放电C. 余辉放电正确答案:C5、雷电侵入波前行时，来到变压器（）处，会发生行波的全反射而产生过电压。
【★★☆☆☆】A. 线圈尾端中性点B. 线圈首端进线C. 线圈三角形接线引出线正确答案:A6、雷云对地放电过程中，第（）次主放电电流最大。
A. 1B. 2C. 3正确答案:A7、电路中电感、电容上储能相互转换时，可能引起振荡，从而产生（）。
A. 工频过电压B. 操作过电压C. 谐振过电压正确答案:C8、（）是架空线路最基本的防雷措施。
【★★☆☆☆】A．架设避雷线B．装设继电保护C．装设自动装置D．良好接地正确答案:A9、发生（）时，电压互感器铁心严重饱和，常造成电压互感器损坏。
A. 工频过电压B. 操作过电压C. 谐振过电压正确答案:C10、工频过电压的特点是（）。
A. 数值不很大，持续时间短B. 数值不很大，持续时间长C. 数值很大，持续时间短正确答案:B11、在雷云对地放电的过程中，（）阶段放电电流最大。
A. 先导放电B. 主放电C. 余辉放电正确答案:B12、FZ型避雷器残压与FS型避雷器相比，具有（）优点。
A. 残压低B. 体积小C. 结构简单正确答案:A13、开断（）时，如果开关设备的灭弧能力不够强，在开断时触头间有可能发生电弧重燃引起操作过电压。
A. 空载变压器B. 高压空载长线路C. 空载电容器正确答案:B14、（）不可以作为电气设备的内过电压保护。
过电压及过电压保护一什么是过电压在电力系统中由于某种原因出现的对设备绝缘有危害，暂时性的电压升高现象。
二过电压的分类分为：内部过电压和外部过电压（1）系统运行中由于由于断路器的正常操作或系统发生事故时，因电磁能转换所以起的过电压，叫内部过电压。
如操作过电压和谐振过电压. 工频过电压（2）外部过电压（也叫大气过电压）它有两种形式:直击雷（雷电直接对建筑物或其他物体放电，其过电压所以起的雷电流通过这些物体流入大地，产生破坏性很大的热效应和机械效应）。
感应雷就是雷电的静电感应或电磁感应所引起得过电压内部过电压操作过电压产生主要有3种形式(1)切除空载变压器。
（在切除空载变压器时，因断路器可能在电流未过零点时分断，变压器绕组中的磁场能量转换为电能，从而产生过电压。
这种过电压与变压器空载电流的大小和断路器的灭弧能力有关。
）（2）分合空载长线路。
（分合空载长线路时由于断路器触头间电弧多次重燃引起的过电压）（3）弧光接地（在中性点不接地系统中，当发生间歇性的弧光接地时，再发在非故障相引发的高频振荡过电压）工频过电压产生主要有3种形式（1）空载长线路的电压升高（2）三相中性点不接地系统发生单相接地时非故障相对地电压的升高（3）超高大容量线路从满载状态突然甩掉负荷时的电压升高。
这种过电压对电器设备的绝缘影响不大，但是操作过电压一般是在工频过电压的基础上发展起来的。
谐振过电压产生主要有2种形式（1）当电网参数选择不当，因某一线路或母线的自振频率与电源谐波频率之一接近，就会产生谐振过电压。
（2）高压真空开关的同期性差三过电压保护（1）外部过电压保护（也就是防雷保护）雷电的危害1.热效应。
烧断导线，烧毁电器设备。
2.机械效应。
当雷电直接击中房屋、电杆、树木，雷电电流经过木质纤维时，会产生高热，将其炸裂破坏。
3.电磁场效应。
在雷电电流通过的周围，将产生很大的电磁场，使附近的导线或金属结构产生很高的感应电压，击穿电气设备一引起火灾和爆炸从而产生极其严重的破坏作用。
过电压保护是一种电气保护机制，旨在防止电路或设备因异常的电压波动而受到损坏。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 过压检测：过电压保护装置会监测电路或设备上的电压，通过传感器或电压检测电路实时检测电压值。
2. 阈值设定：根据电路或设备的额定电压以及安全操作范围，过电压保护装置设定一个阈值作为触发条件。
当电压超过设定的阈值时，即被认定为过电压事件。
3. 触发动作：一旦电压超过设定的阈值，过电压保护装置会立即采取相应的保护措施。
常见的过电压保护动作包括切断电源、短路电流、释放能量等。
4. 保护措施：过电压保护装置的具体保护措施根据不同的应用需求而有所不同。
常见的保护措施包括使用过压继电器切断电源、采用电压稳压器调整电压、使用避雷器将过电压导向地等。
5. 自动恢复或手动复位：一旦过电压保护动作触发，系统通常会进入保护模式。
在自动恢复模式下，系统会在过电压消失后自动恢复正常操作。
在手动复位模式下，需要用户手动
进行复位操作才能使系统恢复正常。
过电压保护装置的设计和选择需要考虑电路或设备的特性、工作环境以及对安全和可靠性的要求。
通过合理选用和配置过电压保护装置，可以避免电路或设备因过电压而受到损坏，提高系统的稳定性和可靠性。
第五章过电压保护电力系统运行中，出现危机电气设备绝缘的电压称为过电压。
第一节过电压概述一、过电压及其危害为了考核电气设备的绝缘水平，我国有关技术标准规定了与电力系统额定电压对应的允许提高工作电压。
例如，10KV对应的最高最高工作电压为12KV，66KV对应的最高工作电压为72.5KV。
一般来说，电力系统的运行电压在正常情况下是不会超过最高工作电压的。
电力系统中危及绝缘的电压升高称为过电压。
二、过电压分类一般把电力系统的过电压分成雷电过电压和内部过电压两大类。
雷电过电压与气象条件有关，是外部原因造成的，因此又称之为大气过电压或外部过电压。
内部过电压又可分为工频过电压、谐振过电压和操作过电压。
这三类内部过电压中的工频过电压和谐振过电压又称为暂时过电压。
三、雷电过电压1. 雷云形成：雷电是带电荷的云所引起的放电现象。
2. 雷电放电：根据雷电观测资料，雷云对地放电大多数要重复2～3次。
在经过数次分级先导发展后，雷云的负电荷和地面的正电荷贯通接触，沿先导发展路径开始主放电。
第一次放电电流最大。
主放电时间很短，只有50～100μS。
第一次主放电结束后，经过0.03-0.05S间隔时间后，沿第一次放电通路出现第二次放电。
第二次放电不再分级进行，而是连续的出现主放电。
主放电之后的余辉放电，电流很小，因此发光微弱，但时间较长。
主放电时电流很大，能达到几千安甚至几十、上百千安。
地面上的物体被雷击中时，强大的雷电流快速流过被击物体时，产生很高的冲击电压，冲击电压大小与雷击电流大小和被击物体冲击电阻大小有关。
3. 直接雷击过电压：雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗（包括接地电阻）上产生冲击电压，引起过电压。
这种过电压成为直接雷击过电压。
4. 雷击反击过电压5. 感应雷过电压6. 雷电侵入波：因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅速流动的电荷称为雷电进行波，雷电进行波在其前进道路上的电气设备构成威胁，因此也称雷电侵入波。
四、内部过电压1.工频过电压：电力系统中的工频过电压一般由线路空载、单相接地或三相系统中发生不对称故障时引起。
在中性点不接地系统中或经消弧线圈接地系统中，当发生单相故障时，其他两相的对地电压可增高到倍相电压。
由于超高压架空线路的阻抗主要是电感电杆，电容电流流经感抗后使末端电压升高，即通常所说的电容效应电压升高。
2.谐振过电压：串联谐振过电压。
当谐振过电压发生在铁磁电感与电容组成的电路中时，称为铁磁谐振电路，有可能出现过电压事故。
为了防止发生分频谐振过电压事故，主要措施是对10KV供电的用户变电所要求电压互感器组采用V/V接线，这样在系统发生单相接地，健全相对敌电压升高时，可避免因电压互感器铁芯饱和而引起铁磁谐振过电压。
3.操作过电压：在电力系统运行操作时，较容易发生操作过电压的常见操作项目有：切、合高压空载长线路，切、合空载变压器，切、合电容器，开断高压电动机等。
高压空载线路可以看作是电感电容串联电路。
在中性点不接地系统中发生单相不稳定电弧接地时，接地点的电弧间隙性的熄灭和重燃，则在电网健全相和故障相都可能产生过电压，一般把这种过电压称为电弧接地过电压。
第二节 直接雷击过电压P171为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷针或避雷线。
为防止直接雷击高压架空线路，一般多用架空避雷线（俗称架空地线）。
一、单支避雷针的保护范围（1）当 h x ≥ h/2 时， r x = ( h-h x ) p = h a p （5-1）（2）当 h x < h/2 时， r x =( 1.5h - 2h x ) p （5-2） 其中 p -- 高度影响系统，h ≤ 30m 时， p = 1； 30m<h ≤ 120m 时，当 h > 120m时 。
取 h = 120m 。
二、两支等高避雷针保护范围 书173页 （5-3）、（5-4）式。
三、多支避雷针保护范围 p 172四、单根避雷线保护范围 p1731）当 时，（5-5）2）当 时，（5-6）五、两根避雷器保护范围（5-7）第三节 雷电侵入波防护雷电侵入波的过电压保护主要措施有: 变电所进线段保护、变电所母线装设阀型避雷器、主变压器中性点装设阀型、与架空线路直接连接的电力电缆终端处装设阀型避雷器。
一、变电所进线段保护保护的具体措施如下：1） 对于3KV ～10KV 配电装置（或电力变压器）其进线防雷保护和母线防雷保护的接线方式如图176页图5-6所示。
对于变电所来说，凡正常处于分闸状态的高压进出线，必须在断路器（隔离开关）的断口侧（线路侧）加装避雷器或保护间隙。
2）35～110KV 架空送电线路，如果未沿全线架设避雷器，则应在变电所1km~2km 的进线段架设避雷器，其保护角不超过20°，最大角不应超过30°。
3）35kv~110kv 线路如果有电缆进线段，在电缆架空线的连接处应装设阀型避雷器，其接地端与电缆的金属外皮连接。
对三芯电缆，其末端（靠近母线侧）的金属外皮应直接接地；对单芯电缆，其末端应经保护器或保护间隙接地。
如果进线电缆段不超过50m ，则电缆末端可不装设避雷器；如果进线电缆超过50m ，且进线电缆段的断路器在雷季经常断路运行，则电缆末端（靠近母线侧）必须装设避雷器。
连接进线电缆段的1km 架空线路，应装设避雷器。
二、变电所母线保护3kv~10kv 变电所应在每组母线和架空进线上都装设阀型避雷器。
35kv 及以上变电所具有架空进p =p =线的每组母线上都必须装设避雷器。
三、变压器中性点防雷保护（书177页，1）2））四、配电变压器防雷保护（书178页，1）2））第四节过电压保护设备p178在高压电力系统内一般使用阀型避雷器、保护间隙和排气式避雷器作为防雷保护。
一、保护间隙保护间隙是由两个金属电极构成的较简单的防雷设备，如图5-7所示。
放电间隙按结构的不同分为棒形、球形或角型等形式。
对于6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm，辅助间隙均为10mm。
二、阀型避雷器常用的阀型避雷器有普通阀型避雷器、磁吹阀型避雷器和金属氧化物避雷器。
1.普通阀型避雷器FZ和FS两种型号。
FZ为站用避雷器，FS为配电用避雷器。
2.磁吹阀型避雷器我国生产的磁吹避雷器结构形式分为电弧拉长式（也称限流式）和电弧旋转式。
3.金属氧化物避雷器金属氧化物避雷器动作迅速、通流量大、残压低、无续流，对大气过电压和某些内部过电压都能起到保护作用。
对于需要频繁投切的高压电容器，为了限制因断路器触头弹跳和重击穿时引起的过电压，有时需要在电容器上并联金属氧化物避雷器，以防电容器因操作过电压而击穿损坏。
第五章过电压保护复习题一、单项选择题（每题的备选项中，只有一项最符合题意，每题1分，错选或不选为0分）1．10KV对应的最高工作电压为( ).A 10.5KVB 11KVC 12KV2．66KV对应的最高工作电压为( ).A 70KVB 72KVC 72.5KV3．在雷云对地放电的过程中，（）阶段持续时间最长。
A.先导放电B.主放电C.余辉放电4．在雷云对地放电的过程中，（）阶段放电电流最大。
A．先导放电B．主放电C．余辉放电5．雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电时，线路绝缘子可能被击穿并对导线放电，因此而产生的过电压称为（）。
A．直接雷击过电压B．感应雷过电压C．雷电反击过电压6．引起工频过电压的原因之一是（）。
A.线路空载运行B.三相短路故障C.开断高压电动机7.当雷电侵入波前行时，如遇到（）状态的线路开关，会产生进行波的全反射.A 分闸B 合闸8 当雷电侵入波前行来到（）处时，会产生进行波的全反射。
A 变压器线圈尾端中性点B 变压器线圈进线端C 变压器线圈出线端9.在中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统里，当发生单相接地故障时，其它两健全相的对地电压要增高到（）倍相电压。
A 3B 2C √310．超高压架空线路的电容电流流经感抗后会使末端电压（）。
A 降低B 升高C 不变11．对于10kV供电用户变电所，要求电压互感器组采用（）接线，以免引起铁磁谐振过电压。
A．Y，yn B．YN，yn C．V，v12.两避雷针间距离D与针高h之间比D/h不宜大于（）。
A 2B 5C 813. 35~110KV架空线路，如果未沿全线架设避雷线，则应在变电所1~2km的进线段架设避雷线，其保护角不宜超过（）度。
A 20B 30C 1514．（）系统中的变压器，一般不装设中性点防雷保护装置。
A 中性点小接地电流B 中性点不接地C 中性点直接接地15. 3KV－10KV配电变压器，如为Y、yn接线，宜在（）也装设一组阀型避雷器。
A 低压侧B 高压侧C 中性点16.由于阀片的热容量有限，不能承受内过电压长时间的冲击电流作用，（）不允许在内过电压下动作。
A 磁吹阀型避雷器B 普通阀型避雷器C 金属氧化物避雷器17．氧化锌避雷器的阀片电阻具有非线性特性，在（），其阻值很小，相当于短路状态。
A正常工作电压作用下B．冲击电压作用下C．冲击电压作用过去后18.用于保护旋转电机的避雷器是（）。
A FCD 型B FCZ型C FS型19．金属氧化物避雷器的额定电压通常高于（）。
A 系统额定电压B 系统标称电压C 系统的最高电压20.避雷器的持续运行电压实际上略（）系统的最高电压。
A 大于B 小于C 等于21.避雷器的持续运行电压实际上略大行（）。
A 系统的最高电压B 系统的标称电压C 避雷器的额定电压二、判断题（正确的画√，错误的画×，每题1分，错判或不判为0分）1．对于10KV供电用户变电所，为避免引起铁磁谐振过电压，要求电压互感器组采用Y,y接线。
（B ）2．35~110KV架空线路，如果未沿全线架设避雷线，则应在变电所1~2km的进线段架设避雷线。
（A ）3．金属氧化物避雷器的特点为：动作迅速、无续流、残压低、通流容量大、体积小、重量轻、结构简单、运行维护方便。
（A ）4．架设避雷线是架空线路最基本的防雷措施。
（A ）5.工频过电压的特点是时间长，电压高。
（B ）6．谐振过电压的特点是时间长，电压高。
（A ）7.碳化硅阀式避雷器主要由若干火花间隙和金刚砂阀性电阻盘并联组成。
（B ）8．在雷电流通过以后，工频电流也跟着通过阀型避雷器的火花间隙和阀片电阻，这个电流称为工频续流。
（ A ）9.雷电流通过阀片电阻时，在阀片电阻上的压降称为残压。
（A ）三、多项选择题（每题的备选项中，有两项或两项以上符合题意，每题2分，不选或有错选为0分，选择不完整为0.5分）1.内部过电压可分为( A B C ).A 工频过电压B 谐振过电压C 操作过电压D 雷电过电压2．暂时过电压包括（AB）。
