过电压及绝缘配合

电力系统过电压及绝缘配合方面存在的10个误导中国电力科学研究许颖近几年，阅读到文刊上关于电力系统过电压及其绝缘配合方面的文章，我认为其中有一些容易引起人们的误导，综合起来有10个问题，现提出来讨论。

1．误导一：把人工冲击电流波形命名自然雷电流标准波形自然雷电流波形，世界各国实测得的对地放电雷电流波形基本一致，多数是单极性重复脉冲波，少数为较小的负过冲，一次放电过程常常包含多次先导至主放电的过程（分别为第一脉冲和随后脉冲）和后续电流，放电脉冲数目平均为2-3个，最多记录到42个。

第一脉冲波前最大陡度达50kA/μs，平均陡度为32kA/μs，幅值可达200kA以上；第二脉冲波前陡度比第一脉冲大，可达100kA/μs以上，幅值比第一脉冲低，波尾都在100μs以上，也就是说，一次雷击中是一连串的波长100μs以上脉冲波。

见图1。

在一些标准中或一些文献上，检验（计算）物体（如杆塔、引流线）上的压降，采用陡波前（波尾不规定）或1/4μs、1/10μs、2.6/50μs冲击电流波形：检验防雷保护器（如金属氧化物非线性电阻片，以下简称MOR）上残压，采用陡波（波前时间1μs）冲击电流和8/20μs标称冲击电流；检验MOR通过雷电流能量能力，采用18/40μs，10/350μs，100/200μs冲击电流；验算变电所防雷保护可靠性时，传统采用雷击点反击导线上冲击波为直角波（波尾很长）的方法，这样做，达到了主要目的，是可以接受的。

但这些人工冲击电流波形，都不是自然雷电流标准波形，与自然雷电流波形（图1）相差甚远。

有人仅从“雷电流标准波形”名词出发，使用很不当。

例如，在验算变电所防雷保护可靠性时，采用1/10μs或2.6/50μs波形，特别是波尾太短，这与传统使用斜角波前无穷长波尾，验算结果相差甚远。

又如，对MOR考核能量能力，有的仅用一次或两次的1/4μs或4/10μs冲击流，这与20次的18/40μs、10/350μs、100/200μs冲击电流效应相差甚远，偏低。

DL_T6201997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 6201997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》是中国电力行业的一项重要技术标准，旨在规范交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计，确保电力系统的安全、稳定运行。

一、过电压的类型及危害1.1 过电压的定义过电压是指在电力系统中，电压瞬间升高超过正常运行电压的现象。

根据其产生的原因和特性，过电压可分为内部过电压和外部过电压两大类。

1.2 内部过电压内部过电压是由系统内部操作或故障引起的，主要包括操作过电压和暂时过电压。

1.2.1 操作过电压操作过电压是由于开关操作、故障切除等引起的电压瞬变。

常见的操作过电压有：开断空载线路过电压合闸空载线路过电压切除空载变压器过电压1.2.2 暂时过电压暂时过电压是由于系统不对称故障或谐振引起的持续时间较长的过电压。

常见的暂时过电压有：单相接地故障引起的过电压谐振过电压1.3 外部过电压外部过电压主要由雷电引起，包括直击雷过电压和感应雷过电压。

1.3.1 直击雷过电压直击雷过电压是雷电直接击中电力设备或线路时产生的过电压。

1.3.2 感应雷过电压感应雷过电压是雷电放电时在附近线路或设备上感应产生的过电压。

1.4 过电压的危害过电压会对电力系统的设备和绝缘造成严重危害，主要包括：绝缘击穿设备损坏系统停电人身安全威胁二、过电压保护措施为了防止过电压对电力系统造成危害，DL/T 6201997标准提出了多种过电压保护措施。

2.1 防雷保护2.1.1 避雷针和避雷线避雷针和避雷线是防止直击雷过电压的主要措施。

避雷针通过引雷作用，将雷电引导至地面，保护设备和线路免受直击雷的侵害。

避雷线则广泛应用于输电线路，形成屏蔽效应，减少雷电直接击中线路的概率。

2.1.2 避雷器避雷器是限制过电压幅值的重要设备，通过非线性电阻特性，将过电压泄放到大地，保护系统绝缘。

常见的避雷器有：氧化锌避雷器碳化硅避雷器2.2 操作过电压保护2.2.1 合闸电阻在高压开关设备中加装合闸电阻，可以有效降低合闸空载线路时的过电压幅值。

正负800kV直流输电系统过电压与绝缘配合.、八、一前言目前，随着直流电压等级由原来的500 kV 上升到800 kV ，导致换流站和线路的绝缘部分在总设备投资所占比重相当大。

如输送容量约为原来的2 倍，因绝缘故障带来的损失以及系统的扰动问题严重。

所以，优化直流系统过电压保护，进而确定合适的换流站绝缘水平，在换流站设备设计、制造和试验中是很重要的部分。

如果绝缘水平取得过高就会造成换流站的设备尺寸过大即难度太高，若取得过低则导致运行中故障率或是停电损失和维护费用增加，进而造成经济浪费。

1.换流站交流侧的操作过电压及电压选择1.1 操作过电压换流站的交流侧中有单相接地和两相接地以及三相接地故障出现，随后在故障清除的过程中，换流变和滤波器组会通过系统的阻抗进行充电，进而引起暂态过程在交流侧产生过电压，而且电压不能采取有效措施来控制。

由相间过电压通过换流变传递到了阀侧，需要计算出换流站交流侧A类型避雷器与换流阀V类型避雷器的保护水平以及能量的工况。

若果按保守的方法来计算故障清除过电压时，假设在故障期间以及故障之后换流站一直处于闭锁的状态，由于阀闭锁时，串联的两个阀相间接在避雷器上，产生能量很小，另外阀侧相间过电压最高。

如果故障期间阀闭锁投入旁通对时，就会有部分阀相间接在避雷器上，其能量最高。

所以，这与常规低压直流工程一样，换流变的断路器和交流滤波器组装有合闸电阻，能够抑制交流滤波器组和换流变的操作过电压。

1.2换流站交、直流侧避雷器额定电压的选择在某一瓷器厂生产的420 kV 避雷器在吸收较高的预注能量之后，能够承受 1.03 倍避雷器额定电压的时间超过了1000 秒，所以，如果选择的额定电压为400 kV 的国产避雷器也能够保证安全。

跟据调查本厂的换流站交流侧选择的额定电压达到400 kV,则直流工程的换流变侧A类型的避雷器额定电压选择为399 kV,这是多年实践运行的经验。

所以，这里建议换流站交流侧的避雷器，还包括交流母线避雷器都选用额定电压为400 kV 的避雷器,即不需要照搬以前500 kV 直流工程的模式,交流母线避雷器只需选用420 kV 避雷器,作为换流变侧和交流滤波器母线侧则选用400 kV 避雷器。

10kv直流配电系统过电压与绝缘配合摘要：现阶段在我国配电网络建设过程中，直流配电网具有电能质量高、无需无功补偿等优良特质，同时由于直流配电网分布式能源接入的能力也促使其在发展过程中得到了社会各界的关注，而现阶段我国10KV直流配电系统运行过程中，出现了一些问题，影响了整体配电系统的正常运行，因此本文通过对过电压与绝缘配合技术的阐述，结合10KV直流配电系统实际运行情况，对系统中各设备绝缘水平及系统的安全性、技术性进行了简单的分析。

关键词：10KV直流配电系统；过电压；绝缘配合前言：某10KV直流配电网示范工程主要为两端电压供电结构，且整体系统为单机对称主接线方式，在系统两端，环流设备结构为MMC结构，而交流侧主要由10KV交流电网、联接变压器共同组成。

DC/AC换流器与交直流负荷、DC/DC换流器与交直流微网相互连接的形式形成了整体直流线路。

一、系统结构为了保证此10KV直流配电系统可以在单极接地故障出现后，可以维持一段时间的稳定状态，可利用交流侧连接变压器中性点经高阻接地方的措施，结合接地大电阻并联真空开关控制小电阻的应用，保证单极接地故障下整体直流配电系统具有一定的运行稳定。

在整体10KV直流配电网正常运行的过程中，可以采用2500Ω大电阻，促使直流配电网直流入地电流小于10A；而在整体10KV直流配电网出现单极故障时的情况下，可通过400Ω小电流的运行达到直流电压不平衡保护的目的，同时在故障电流达到50A后也可促使直流电网系统得到更加详细的故障位置信息，在达到差动保护故障定位需求后可进行小电阻的切除措施，从而维持整体系统平稳运行[1]。

二、10KV直流配电系统过电压技术及绝缘配合1、换流站交流侧工频过电压依据某直流工程规范的相关规定，换流站交流母线侧工频过电压应在5个周期以内，在此工程交流并联正常运行的情况下一般直流工程工频过电压控制措施可发挥良好的效用，但是当此工程换流站交流侧带直流系统孤岛运行时会在直流双极先后闭锁时出现暂时过电压，暂时过电压可高达1.57P.U.。

1． 了解电力系统过电压的种类电力系统中的各种绝缘在运行过程中除了长期受到工作电压的作用外，还会受到各种比工作电压高得多的过电压的短时作用。

所谓“过电压”通常指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。

按照产生根源的不同，可将过电压作如下分类：⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧感应雷击过电压直接雷击过电压雷电过电压操作过电压参数谐振过电压铁磁谐振过电压线性谐振过电压谐振过电压工频电压升高暂时过电压内部过电压电力系统过电压 引起工频电压升高的原因有：空载长线的电容效应、不对称短路、甩负荷等。

当电路中的电感、电容和电阻元件都是线性参数（不随电流、电压而变化），且电网的电源频率接近回路的自振频率时，由于回路中的感抗和容抗相等或接近而相抵消，回路电流只受到电阻的限制而达到很大的数值，在电感元件和电容元件上产生远远超过电源电压的过电压，此过电压称为线性谐振过电压。

当电感元件带有铁芯时，一般会出现饱和现象，这时电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而改变。

由于电感的非线性，回路可能有不只一种稳定工作状态。

在一定条件下，回路可能从非谐振工作状态变到谐振工作状态，发生相位反倾现象，产生铁磁谐振。

若系统中的某些元件（如发电机）的电感发生周期性的变化，再加上不利参数的配合，电网就有可能引发参数谐振。

操作过电压所指的操作并非狭义的开关倒闸操作，而应理解为“电网参数的突变”，引起操作过电压的原因主要有：切断空载线路、空载线路合闸、切断空载变压器、断续电弧接地等。

在220kV 以下的系统中，要把雷电过电压限制到比内部过电压还低的水平是不经济的，因此这些系统中电气设备的绝缘水平主要由雷电过电压所决定。

对于超高压系统，在现有防雷措施下，雷电过电压一般不如内部过电压危险性大，因此系统绝缘水平主要由内部过电压水平所决定。

在严重污秽地区的电网，设备的绝缘性能因污秽而大大降低，污闪事故在正常工作电压下时常发生，因此严重污秽地区的电网外绝缘水平主要由系统最大运行电压所决定。

直流电气装置的过电压保护和绝缘配合简介本文档将探讨直流电气装置的过电压保护和绝缘配合。

我们将讨论直流电气装置中的过电压问题，并提供一些解决方案，以保护设备免受过电压的损害。

同时，我们还将讨论绝缘的作用以及绝缘配合在直流电气装置中的重要性。

过电压的问题直流电气装置在运行过程中时常会遇到过电压问题。

过电压可能由许多因素引起，如雷击、电力系统的故障、设备内部故障等。

过电压可能对设备和系统造成破坏，甚至引发火灾和人身伤害。

为了保护直流电气装置免受过电压的影响，我们需要采取一些过电压保护措施。

常见的过电压保护措施包括使用过电压保护器、避雷针和绝缘配合。

过电压保护措施过电压保护器是一种用于保护电气设备的装置，它能够检测并限制过电压的出现。

过电压保护器可以快速反应，并通过将过电压引流到地或通过其他方式将其限制在可接受范围内来保护设备。

避雷针是另一种过电压保护设备，它能够吸收和放散雷击引起的过电压。

在直流电气装置中安装避雷针可以有效保护设备免受雷击引起的过电压损害。

此外，绝缘也是过电压保护的重要手段之一。

良好的绝缘能够阻止过电压通过设备和系统，保护设备免受过电压的侵害。

绝缘可以通过使用绝缘材料、绝缘包围等方式实现。

绝缘配合的重要性绝缘配合在直流电气装置中起着重要的作用。

绝缘配合是指使用多层绝缘材料或绝缘包围来增强设备的绝缘性能。

通过采用绝缘配合技术，我们可以进一步提高设备的绝缘能力，减少过电压对设备的影响。

绝缘配合还可以降低设备发生故障的概率，并提高设备的可靠性和安全性。

通过正确选择和应用绝缘材料，并采取正确的绝缘配合措施，我们可以确保直流电气装置在正常工作条件下保持良好的绝缘性能。

结论过电压保护和绝缘配合是直流电气装置中的重要问题。

通过采取适当的过电压保护措施，如使用过电压保护器和避雷针，并结合绝缘配合技术，我们可以保护直流电气装置免受过电压的影响，提高设备的可靠性和安全性。

朱家骝武汉高压研究所，湖北武汉430074正确处理电网中各个电气设备的绝缘水平和运行中设备绝缘上可能出现的各种电压（过电压）之间的关系，是绝缘配合所要解决的问题，是关系到电网建设以及安全、经济运行的重要问题。

本文就该问题所涉及的基本内容作简要的阐述。

1运行时作用于绝缘上的电压设备在运行中可能受到的电压归纳起来有：①正常运行时的工频电压；②暂时过电压（包括工频过电压和谐振过电压）；③操作过电压；④雷电过电压。

(1) 正常运行时的工频电压，是设备正常运行时，长期作用于设备绝缘上的工作电压。

工频电压的作用随着电压等级的提高显得越来越重要。

设备绝缘和无间隙金属氧化物避雷器等保护装置的长期运行性能以及绝缘的寿命取决于此。

过电压标幺值的基准值是用设备最高运行相电压表示的。

工频过电压(kV，有效值)谐振过电压和操作过电压(kV，峰值)(2) 暂时过电压和操作过电压。

两者都是由于电网内部故障或操作引起电网运行参数的变动，在此过程中由于电磁能量振荡而产生过电压，因此又统称为内部过电压。

暂时过电压是在一定位置上的相对地或者相间过电压，具有一定的振荡频率，由于无阻尼或弱阻尼，因此持续时间较长。

暂时过电压包括工频电压升高及谐振过电压，操作过电压是由于系统运行状态突然发生变化的过渡过程而产生的过电压，持续时间短。

(3) 雷电过电压。

由于雷击在输电线路和发变电所引起的各种过电压统称为雷电过电压。

2系统最高工作电压范围及中性点接地方式交流电力系统的最高工作电压分为两个范围：范围Ⅰ 3.5kV≤U m≤252 kV范围ⅡU m＞252 kV这两个电压范围最重要的区别是中性点接地方式。

中性点接地方式是涉及电网过电压水平、单相接地电流、通信干扰、人身安全、设备绝缘水平、系统动态稳定性能以及继电保护可靠性等诸多方面的综合问题。

由于中性点接地方式的不同，过电压类型、过电压保护方式和绝缘配合的原则将有很大区别。

(1) 范围Ⅰ电网中性点接地方式有以下几种形式：1) 3～10 kV不直接和发电机相连的电网以及35 kV、66 kV 电网，当单相接地故障电容电流不超过10 A时（某些情况可放宽），中性点采用不接地方式。