浅谈过电压的产生及限制措施

过电压指标、标准、措施一、过电压定义及指标1、过电压定义过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大与1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果，例如：切断某一大容量负荷或向电容器组增能（无功补偿过剩导致的过电压）。

过电压分外过电压和内过电压两大类。

（1）外过电压又称雷电过电压、大气过电压，由大气中的雷云对地面放电而引起的，分直击雷过电压和感应雷过电压两种。

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。

1）雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性。

直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。

雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。

雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。

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。

2）感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。

（2）内过电压电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压，有暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。

1）暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。

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。

常见的有：①空载长线电容效应（费兰梯效应）。

在工频电源作用下，由于远距离空载线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高。

②不对称短路接地。

三相输电线路a相短路接地故障时，b、c 相上的电压会升高。

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。

电力系统过电压的产生及限制措施电力系统正常运行时,电气设备的绝缘处于电源额定电压下,当雷击、操作、故障、或参数配置等原因使系统中某部分电压升高大大超过正常运行的数值此称过电压。

过电压分为大气过电压和内部过电压,其中大气过电压又分直击雷过电压、感应雷击过电压和侵入雷电波过电压,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷电活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。

220KV以下系统的绝缘水平由防止大气过电压决定。

内部过电压是由于拉、合闸操作、接地或断线事故及其他原因引起电力系统状态发生突然变化产生对系统有威胁的过电压。

究其原因是系统内部电磁能的振荡和集聚引起的故称内部过电压。

内部过电压可分为操作过电压和暂态过电压(含谐振过电压、工频过电压)。

操作过电压是系统操作和故障时出现,特点是具有随机性,在最不利的情况下过电压倍数较高,330KV及以上超高压系统的绝缘水平取决于操作过电压。

操作过电压具有幅值高、高频振荡、衰减快的特点。

其产生原因:1.切除空载线路时过电压的根源是电弧重燃及线路上的残余电压。

2.空载线路的合闸过电压是由于在合闸瞬间的暂态过程中,回路发生高频振荡造成的。

3.在中性点不接地的电网中发生单相金属接地将引起正常相的电压升高到线电压。

如果单相通过间歇燃烧的电弧接地,在系统正常相合故障相都会产生过电压(称电弧接地过电压),其实质是高频振荡的过程。

4.切除空载变压器引起的过电压。

原因是当变压器空载电流突变时变压器绕组的磁场能量全转化为电场能量对变压器等值电容充电,导致过电压。

同样,在切除感性负载可能在电容器和断路器上出现过电压。

限制操作过电压的措施有:1.选用灭弧能力强的高压断路器。

2.提高断路器动作的同期性。

3.断路器断口加装并联电阻。

4.采用性能较好的避雷器。

5.电网中性点接地运行。

谐振过电压是电力网中的电容元件和电感元件参数的不利组合,由谐振产生,特点是过电压倍数高、持续时间长。

其产生原因是:1.线性谐振过电压。

浅谈10kV系统产生谐振过电压原因及控制对策摘要在10kV配电网中，常常发生电磁式电压互感器烧毁的现象，其原因都是因为某些故障或者不正常运行致使电压互感器内的铁芯饱和，诱发铁磁谐振的产生，致使电压互感器内部产生过电压，过电流，严重威胁电力系统的安全运行。

本文通过对配电系统电压互感器频繁损坏的现象，简要阐述铁磁谐振的现象与机理，产生的条件，提出了控制谐振过电压的措施，与大家交流学习。

关键词铁磁谐振；过电压；防范措施引言长期以来，电力系统铁磁谐振过电压严重威胁着电网的安全运行，在10kV 系统中，电磁式电压互感器引发的铁磁谐振过电压导致的设备事故时有发生。

这种过电压持续时间长，对系统的安全运行构成很大威胁，轻者可导致电压互感器烧损，高压熔丝熔断及匝间短路或爆炸；重者发生避雷器爆炸、母线短路等事故。

本文通过对配电系统电压互感器频繁损坏的现象，简要阐述铁磁谐振的现象，产生的条件及防范措施，总结了针对此类故障采取防范措施的一些运行经验。

1 铁磁谐振过电压产生的机理[1-2]目前，我国企业在35kV或者是其以下的配电网，有许多都是采用中性点和不接地的方式进行运行的，因此其中的很大一部分选用的都是比较传统的消线圈完成接地。

因此在其具体进行运行的问题可以看出，中性点的不接地系统，会受到电压的互感器铁心饱和使得铁磁谐振过的电压相对多一些。

中性点不接地运行方式的电力系统单相接地后，两相电压瞬时升高，三相铁心受到不同的激励而呈现不同程度的饱和，电压互感器各相感抗发生变化（各相电感值不同），中性点位移，产生零序电压。

由于线路电流持续增大，导致电压互感器铁心逐渐磁饱和，其电感值迅速减小，当满足ωL=1/ωC时，产生谐振过电压。

在发生谐振时，电压互感器一次励磁电流急剧增大，使高压熔丝熔断。

如果电流尚未达到熔丝的熔断值，但超过了电压互感器额定电流，长时间处于过电流状况下运行，可造成电压互感器烧损。

电力系统中存在着许多非线性感性元件，如发电机、变压器、电压互感器等，这些感性元件和系统中存在的分布电容组成复杂的LC振荡回路，有可能激发铁磁谐振产生过电压。

电网过电压问题分析及防范措施摘要：电网在正常运行时，由于会遭受雷击、倒闸操作、设备故障或参数配合不当等原因，造成电网某一部分短时电压升高，这种电压升高称为过电压。

过电压的出现，会破坏设备绝缘、从而导致设备损坏，甚至造成系统安全事故。

研究过电压的成因，预测其幅值，并采取相应限制措施，这对电气设备的制造应用和电力系统安全运行都具有重要意义。

关键词：过电压；防范措施电网过电压是电力系统中很常见的故障，对电力系统安全运行造成威胁。

如何分析及防范，提高电网抵御过电压能力，保障电力系统安全稳定，具有重大意义。

本文通过对过电压产生的各种原因进行分析，并提出相应的防护措施。

过电压一般分为外部过电压和内部过电压。

一、外部过电压又称大气过电压，它是由雷云放电产生的直击雷过电压和感应雷过电压这种现象在电网过电压中所占比例极大。

其过电压的幅值取决于雷电参数和防雷措施，该种过电压的特点是持续时间短，冲击性强，具有脉冲特性，与雷击强度有直接关系，其持续时间一般只有数十秒左右。

对大气过电压的防护技术措施主要包括可装设符合技术要求的防雷装置，如避雷线、避雷针、避雷器（包括由间隙组成的管型避雷器）和放电间隙，它又分接闪器、引下线和接地装置三部分组成。

二、内部过电压它是电网内部的能量在传递或转化过程中产生，施加于电气设备上，造成瞬时或持续高于电网额定允许电压，对设备安全运行构成威胁。

由于内部过电压的能量来自于电网本身，所以它的幅值和电网电压基本成正比例关系。

根据产生原因不同，内部过电压可分为两大类，一类是由于故障或操作开关引起，如工频过电压、操作过电压。

另一类是由于电网中电感和电容参数相互配合发生谐振而引起的，如谐振过电压。

1、工频过电压及限制措施工频过电压是指由电力系统故障、电网运行方式的改变、长线路的电容效应、突然甩负荷等原因引起的短时工频电压升高（超过正常工作电压），其特点是持续时间较长，但数值不很大，对设备绝缘一般威胁不大，但对超高压、远距离输电电网影响较大，对配置其设备绝缘水平起重要作用。

开关操作产生过电压分析及限制办法摘要：对开关操作过程中产生电感电流负载的截流过电压和开断电容性负荷的电弧多次重燃产生过电压进行了分析，并用所产生的过电压波形进行了数据分析，指出了限制过电压的意义，阐述了限制过电压的几点措施。

关键词：开关操作；截流过电压；多次重燃过电压引言由于开关操作，使电力系统由一种稳态过渡到另一种稳态。

在其过滤状态过程中，系统内部电源能量产生振荡，互相转换和重新分布，都可能在某些设备上或系统中出现过电压。

产生的过电压对电气设备的危害性极大，如不及时防治，有可能使电气设备的绝缘击穿而损坏或造成停电事故。

1 操作产生过电压的表示方法及类型1.1 表示方法操作产生过电压的能量来源于系统本身，其大小基本上与50Hz工频电压成正比，常用过电压倍数K0表示。

一般是以过电压幅值除以该处工频相电压的幅值，即K0=Ugm/Uxm。

1.2 类型常见的开关操作过程产生的过电压主要是切断小电感电流负载的截流过电压和开断电容性负载的电弧多次重燃过电压。

2 截流过电压用断路器切除小电感电流，如切除空载变压器和电动机等，可能产生很高的过电压。

其中主要是截流过电压，也可能产生重燃过电压。

现以切除空载变压器为例，分析其过电压产生的原因、影响因素及限制措施。

2.1 截流过电压的产生利用真空断路器和空气断路器切除空载变压器时，由于开关熄弧能力强，使电流在未自燃过零前强迫熄灭，产生电磁振荡，形成很高的过电压，K0值可能很高。

2.2 切除空载变压器的等值电路如图1所示：L是变压器激磁电感，C是变压器绕组对地电容，QF是断路器。

图1 空载变压器等值电路2.3 产生截流过电压的分析当开关QF断开前，有一激磁电I0通过原绕电感L，当开关QP断开后，电感中储存的磁能1/2LI20将转变为电场能量，因此有1/2LI20=1/2CU2，所以U=I0■。

图2 波形图由于C<L，所以此时出现的过电压较大。

高压断路器开断较大的变压器负荷电流时，因电源供给的能量很大，足以维持电弧电压。

青海华电大通发电有限公司限制操作过电压的措施
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发电部
二0一二年三月一日
限制操作过电压的措施
操作过电压指因操作失误，故障、运行方式改变等引起系统过电压，表现形式为截流过电压和电弧重燃过电压，对电力系统的生产运行带来极大的危害。

操作过电压的限制措施：
为了将操作过电压防止、抑制其数值在允许的范围，以减小过电压对电气设备的危害和提高供电系统的可靠性。

特制定以下措施：
1.在系统震荡的情况下禁止进行厂用系统并联切换工作。

2.切除空载线路和变压器时，要注意线路避雷器及变压器中性点的接地方
式。

对真空开关要求做到：
1.降低截流值，从根本上降低截流过电压。

适当加大触头开距，以抑制电
弧重燃过电压。

2.装设R—C吸收器。

若电阻及电容参数选择合适，既可降低过电压幅值，
又可减缓过电压的上升陡度。

3.设置R—L保护器。

将电阻R与铁心电感L并联后串接于开关与电缆之
间。

正常时铁心饱和电感值较小，压降及损耗都很低，不影响负载的工作。

当发生电弧重燃振荡时，高频电流使铁心电抗增大，抑制过电压，电阻则起阻尼及限流作用。

4.采用氧化锌避雷器MOA。

MOA实际上是一个非线性压敏电阻，在工作
电压下呈极大电阻，漏电流为微安(μA)级，不影响电网运行。

过电压
时，其阻值剧降并呈稳压特性，一般可将过电压限制在2倍相电压以下，且阀片间有一定电容量，对残压的突变有抑制作用。

5.对上述已加设的的装置，不得无故退出运行。

变频器基础讲座（八）--过电压的原因及其对策一、前言变频器在调试与使用过程中经常会遇到各种各样的问题，其中过电压现象最为常见。

过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。

因此必须采取措施消除过电压，防止故障的发生。

由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的对策。

二、过电压的产生与再生制动所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压超过额定电压，集中表现在变频器直流母线的直流电压上。

正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。

若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。

在过电压发生时，直流母线上的储能电容将被充电，当电压上升至700V左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动作。

造成过电压的原因主要有两种：电源过电压和再生过电压。

电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压超过额定值。

而现在大部分变频器的输入电压最高可达460V，因此，电源引起的过电压极为少见。

本文主要讨论的问题是再生过电压。

产生再生过电压主要有以下原因：当大GD2（飞轮力矩）负载减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响（风机、牵伸机）或位能负载（电梯、起重机）下放。

由于这些原因，使电机实际转速高于变频器的指令转速，也就是说，电机转子转速超过了同步转速，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。

所以电动机实际上处于发电状态，负载的动能被"再生"成为电能。

再生能量经逆变部续流二极管对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压。

因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反，为制动转矩，因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。

换句话说，消除了再生能量，也就提高了制动转矩。

如果再生能量不大，因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力，这部分电能将被变频器及电机消耗掉。

操作过电压限制措施
1.利用断路器并联电阻限制分合闸过电压
（1）利用并联电阻限制合空线过电压
合闸过程：S2合闸-R串入LC回路—1.5-2个工频周期后S1合闸- R短接；
两个阶段—过渡过程振荡重量幅值减小，电阻阻尼-振荡过程衰减加快。

电阻因素：
①并联电阻接入时间：10-15ms
②阻值的影响
分合闸造成过电压
限制措施：断路器主触头并联大容量电阻，主触头外串联帮助触头
①分合闸过程分成两个阶段---缩小每个阶段过渡过程的起始值与稳态值的差值—减小每一阶段过电压；
②大电阻阻尼加速振荡过程衰减—抑制分合闸过电压。

1阶段过电压幅值随R增大减小
2阶段过电压幅值随R增大增大
交点R≈0.5-2.0Z 最佳Z=400Ω 线路波阻抗，R取200-800Ω
（2）利用并联电阻限制切空线过电压
分闸过程：S1先断开—R接
入—1.5-2周期后S2开。

电阻限制过电压的作用：
①降低触头间恢复电压，减小重燃机会
②本身降低重燃后过电压。

切空线、合空线电阻不同
2. 利用避雷器限制操作过电压
传统：避雷器限制雷电过电压
性能改进，进展---限制操作过电压成为可能。