7.过电压及其防护

第九章 过电压及其防护措施

一、本章学习方法指导

通过本章学习，应了解电力系统过电压的基本概念和发电厂变电所典型防雷方案的配置，熟悉大气过电压种类和形成过程，掌握过电压防护器具的工作原理和避雷针保护范围的计算方法。

二、过电压的基本知识

电力系统过电压的分类

电力系统过电压可分大气过电压和内过电压两类。大气过电压是由大气中雷云引起的过电压，有直接雷击过电压、感应雷击过电压和反击雷雷击过电压。内过电压是电力系统内部能量的传递或转化而引起的过电压，过电压幅值与电网额定电压有直接关系。常见的内过电压有操作过电压、谐振过电压和谐振过电压。

2.雷击的危害

(1)雷击时产生很高电的电压，危害电气设备和电力系统安全；

(2)雷击时产生很高大的雷电流，在放电通道上产生弧光与高温，损坏设备或造成火灾；

(3)雷击时造成人员或牲畜伤亡。

3.电力系统过电压的基本概念

(1)行波。沿导线传播的电压波、电流波统称为行波，其实质是电磁能量沿导线传播。

(2)波速。行波在架空线路与电缆线路中的传播速度不同。架空线路的波速=3108 m/s，即行波在架空线路中以光速传播。 (3)波阻抗。在波动过程中，把单方向的电压波与电流波之比定义为波阻抗Z。

/ L0

Z= / ──

 C0

波阻抗与线路长度无关，只与线路的特性有关。对架空线路而言，220kV及其以下线路的波阻抗为400;330kV线路的波阻抗为310;500kV线路的波阻抗为280。

(4)行波的折射与反射。行波在波阻抗不同的线路的传播速度不同，在分析过电压时遇到波阻抗不同的元件连接，例如架空线路与电缆线路的连接、母线与变压器连接等情况。将不同波阻抗元件的连接点称为结点。两个不同波阻抗的线路连接点为结点。线路1、2的波阻抗分别为Z1、Z2。当行波沿线路波阻抗为Z1向线路波阻抗为Z2传播时，结点前后都必须保持单位长度导线的电场能量与磁场能量总合相等；由于Z1Z2，故行波到达A点时必然要发生电压、电流的变化，即结点A处要发生行波的折射与反射。

电力系统过电压及其防护

摘要：在电力系统运行中，由于种种原因，系统中某部分的电压可能升高，其数值大大超过设备的正常运行电压，这种现象称为过电压。其后果是设备绝缘损坏，造成长时间的停电，危及人身及财物安全。所以要加以对电力系统过电压及防护。

关键词：电力系统；内部过压；雷电过压

一.电力系统过电压的概念

通常情况下，电力系统处于正常的工作状态，系统的运行也正常，此时电气设备在额定的电压之下处于绝缘的状态，而一旦遭遇雷击或者由于操作不当、仪器发生故障或者参数配置不合理等原因，造成系统中的某区域的的局部电压升高而超出设备正常的运行范围称之为过电压。这种过电压一般可以分为内部和大气这两种过电压，前者发生的原因主要是拉闸、合闸的操作，接地或者断线的事故以及其他的一些不可预料的细节问题，这些小问题可能引起电力系统的状态突然发生变化从而产生局部过高电压，造成整体系统的危害，内部过电压发生的跟本原因还是由于系统内的电磁能集聚和振荡所引的。通常将系统内部的过电压划分为：暂态的过电压和操作过电压。顾名思义发，操作过电压就是由于系统的操作故障或者失误时所引发的，主要的特点就是随机性较大。后者的大气过电压通常被划分为感应雷击、直接雷以及侵入雷电波这三种过电压，这种过电压的特点就是持续的时间非常短，但是其冲击的能力非常强，对系统的伤害也比较大，破坏程度的强弱跟雷电活动的强度有非常紧密的关系，而与设备的电压等级关系不大，在220KV之下电气系统的整体绝缘水平主要是由防止大气的过电压所决定的。

二、内部电力系统过电压

1.操作过电压

内部过电压中操作过电压具有很大的随机性，这种情况的过电压在最糟糕的情况下其倍数相对较高，330Kv以及这之上的超高压的系统绝缘水平是由操作过电压决定的，其除了具有随机性的特点之外，还具有较高的幅值和高频的振荡，另外就是衰减较为迅速。这种操作过电压产生的原因有很多，其中主要的包括了：

真空断路器的过电压及其防护应用科技

王建军(黑龙江省龙煤矿业集团股份有限公司双鸭山分公司东荣三矿，黑龙江双鸭山155121)7jclIi要】真空断路器的过电压问题在一定程度上影响了其发段速度，因此，结合生产实际，研究和糖吲过电压产生的原因，并采取，定的，4j!防护槭本文主要阐述了截流过电压、多次重燃过电压、容裁过电压的电容保护、阴客保扩、非线性电阻儇护等防范措施。，，i堍抉黼辫媚、挚融髓母一ij．．i。p：：．Ⅵj。l!。÷一㈠j{t'，111∥。∥j。jjIjji“。。j|!。k，rj锄真空断路器因其体积小、重量轻、可靠性高、维修简单等优点，受到了电力部门的普遍欢迎，是目前最觋代化的电力断路器之一。真空断路器的过电压问题在一定程度上影响了其发展速度，因此，结合生产实际，研究和撂讨过电压产生的原因，并采取一定的防护措施是非常必要的。1过电压产生的类型1．1截流过电压真空断路器在开断交流小电流时，由于灭弧室本身的原因，当电流从峰值下降未到达自然零点时，电弧熄灭，电流被突然中断，电感负载上的剩余电磁能量就会产生过电压，我们称之为截流过电压。截流过电压并非真空断路器所独有，其它介质的断路器都有发生，只不过真空断路器更容易发生，尤其是在开断小电感电流时，截流值及其过电流倍数会更高，可能会对电力系统，尤其是高压电器带来危害。12多次重燃过电压真空断路器在开断较大的感性电流(如电动机启动电流等)时，即使截流过电压不成问题，也常常发生过电压危害，击穿电机匝间绝缘，这主要是由于真空断路器多次重燃产生的过电压引起的，称之为多次重燃过电压。要发生多次重燃过电压必须具备许多条件，因此发生的概率很小，但是一旦发生，其危害却不可低估，因此应采取必要的防范措抵1．3容裁过电压真空断路器在开断容性负载方面比其它类型的断路器有较好性能，但是在投切电力电容器组时，由于真空断路器间隙弧后介质恢复强度不够稳定和直流耐压水平降低，可能发生击穿，从而出现过电压。2防范措施真空断路器在使用过程中发生的过电压，给电力设备的绝缘带来危害，因此应根据过电压的类型采取相应的措施，以减少过电压的产生和刚氏过电压的数值，除真空断路器制造工艺方面的问题外，可以加装保护装置以改变负载参数，从而达到目的。21电容保护在电感负载端上并联电容器，可以有效地降低负载阻抗，从而降低匍巯过电压的幅值，还能减缓过电匝的前沿陡度，这不仅能保护感性负载，免遭截壳过电压的损害，还能减轻多次重燃过电压对电动机绝缘的危害。真空断路器与变压器或电动机之间用电缆连接，由于电缆具有较大的分布电容，其作用等同于并联电容，效果很好o22臼容保护把电阻R与电容C串联作为保护元件并联在负载进线端构成RC过电压抑制器。电容器既可以减缓过电压的匕升陡度，又可以降低负载的波阻抗，因而降低截流过电压。电阻的作用是：当发生截流时，它的存在增加了高频放电电路的衰减系数，可减少重燃次数和喇医多次重燃过电压，甚至可以有效地防止其发生。用RC抑制器来保护电动机等负载，效果最好。23非线】生电阻保护1)采用普通避雷器与电容器并联，普通避雷器能限制过电压幅值，用电容器来减缓过电压E升黻。2)采用金属氧化物避雷器，它采用ZnO压敏电阻，是无灭弧间隙的避雷器，具有半导体晶体管稳定的特性。在正常工作电压下阻值很大，电流很小，当电压增高至某—值后，阻值下降，呈现稳定特性。应当注意的是，采用金属氧化物避雷器作过电压保护，其型号要与系统电压相符，和电感负载或电容器组容酬立匹配恰当。24电感保护在真空断路器与电动机供电电缆之间串联电抗线圈(或饱和电抗器)与电阳并联组成的LR过电压抑制器，从而抑制过电压的上升陡度和峰值。

表JX—2

淮海技师学院教案

编号：SHJD—508—14 版本号：A/0 流水号：

授课日期

班 级

15电力1 15电力2

课题： §2-7 过电压及其保护

教学目的、要求： 知识目标:1、掌握大气过电压及其防护

2、掌握内部过电压及其防护

教学重点： 大气过电压及其防护、内部过电压及其防护

教学难点： 漏电保护器的应用

授课方法： 引导法、讲授法 、练习法、 讨论法

教学参考及教具（含电教设备）： 多媒体课件

板书设计：

一、过电压的种类

1、外部原因造成的：雷击过电压、电磁感应过电压、静电感应过电压。

2、内部原因造成的：操作过电压、谐振过电压、变压器高压侧的过度电压或感应电压。

二、大气过电压及其防护

（一）大气过电压的原因 雷云对地放电。

（二）、雷击防护

1、基本原理 通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能的引入到大地。

2、直接雷击的防护原理 用导体将雷云的电荷导入大地