下载文档原格式
探讨变电站过电压及其防护措施1、现状背景常规设计中，避雷器的选择都是根据上级电源中性点接地方式进行选择，即上级电源35kV侧中性点为经小电阻（或消弧线圈）接地系统，则本站35kV侧按经小电阻（或消弧线圈）接地系统考虑避雷器选择；上级电源10kV侧中性点为经小电阻（或不接地）接地系统，则本站10kV侧按经小电阻（或不接地）接地系统考虑避雷器选择。
变电站避雷器参数未经计算，只参照上级电源变电站中性点接地方式选取固定参数，配置只沿用其它工程，设计人对避雷器参数意义及选取、配置原则不甚明确，则有可能造成选择错误。
本文目的在于分析避雷器参数的意义、过电压的产生机理，明确天津地区用户变电站避雷器参数选择及配置原则，为其它工程中避雷器的选取和配置提供理论依据及可靠成果。
2、避雷器主要参数及型式表达2.1主要参数1）标称放电电流。
冲击波形为8/20μs的放电电流峰值，单位kA，用以区分避雷器的等级。
我国规定的标称放电电流有1kA、1.5 kA、2.5 kA、5 kA、10 kA和20 kA几个等级。
2）残压。
残压包括放电电流下的残压、陡波电流下残压和操作冲击电流下的残压。
其中陡波电流波形为1/5μs，操作冲击电流的波头时间为30～100μs。
3）雷电冲击保护水平。
避雷器标称放电电流下的残压值为其雷电冲击保护水平。
陡波电流下的残压与标称放电电流下的残压之比不得大于1.15。
4）操作冲击保护水平。
操作冲击保护水平即为避雷器在操作冲击电流（波头时间为30～100μs）下的最大残压。
5）额定电压。
额定电压是指能施加在避雷器两端的最大允许工频电压有效值，单位为kV。
6）最大持续允许电压。
最大持续允许电压为运行中允许持续地施加在避雷器上的最大工频电压有效值，单位kV。
其值一般应不小于额定电压的0.8倍，且不低于系统的最高运行相电压。
2.2避雷器型式表达天津地区用户变电站一般采用HY5WZ型复合外套无间隙电站用金属氧化物避雷器。
高压电安全措施高压电安全措施高压电是指电压在1000伏以上的电能，其带来的危险性与一般低压电相比更为严重。
在工业生产、家庭用电以及各个领域中，高压电的存在不可避免，因此必须采取一系列的安全措施来保障人们的生命财产安全。
本文将从防范高压电风险的方面，详细介绍高压电的安全措施。
一、高压电的定义及危害高压电是指电压在1000伏以上的电能，常见的高压电有变电站、电力线路、电容器、电机等。
高压电具有强大的电能，一旦触及人体，将造成电击、电伤、电灼伤甚至死亡。
除此之外，高压电还会引发引线、空气击穿、过电压、感应电流等其他危险，例如引发火灾、爆炸、电弧、电动机失控等。
二、高压电安全措施1. 规范施工为了确保高压电安全运行，施工组织必须按照相关规范进行。
施工管理人员应具备相应的专业知识和技能，了解高压电的原理、操作规程及发生事故的处理方法。
同时，在施工现场应设立明确的安全警示标志，禁止非施工人员进入施工区域，以减少事故的风险。
2. 建立完善的安全管理体系高压电施工、运行过程中，必须建立健全的安全管理体系。
企业和单位要制定高压电安全管理规章制度，明确各个环节的责任与义务。
通过组织定期的安全培训，提高员工对高压电安全操作的意识，加强责任心和安全意识。
3. 进行安全检查与设备维护保养为了确保高压电设备的安全运行，必须进行定期的设备检查与维护保养工作。
检查过程中，需要注意电气设备的防雷与接地装置，及时发现设备的故障与隐患。
维护保养工作包括设备的清洁、紧固、绝缘等，以延长设备的使用寿命，减少故障发生的可能性。
4. 做好防止感应电流的措施高压电线路通电时，会产生电磁场，通过感应作用，诱发感应电流。
在施工过程中，必须采取相应的防护措施，减少人体感应电流的危害。
可采取的措施包括：加装感应电流保护装置、绝缘性工具的使用以及人员穿戴绝缘服装等。
5. 建立紧急救援机制即便做了充分的安全措施，高压电仍然存在一定的风险。
为了应对可能发生的事故，必须建立紧急救援机制。
关于内部操作过电压的探讨作者：王奎来源：《硅谷》2011年第12期摘要：介绍操作过电压的特点，并对不同的操作过电压采取的保护措施进行探讨。
关键词：过电压；特点；保护措施中图分类号：TD611文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0620143－021 过电压分类及危害电气设备过电压分两大类，即外部雷电过电压与内部过电压，其中内部过电压分为暂时过电压和操作过电压。
其操作过电压又分为操作容性负荷过电压、操作感性负荷过电压、解列过电压及间歇电弧过电压四种。
过电压的危害：过电压在电网中随时存在，如保护措施不到位，就会危及电气设备及供电线路的绝缘，严重时烧毁设备，引起火灾等危险。
2 操作过电压的性质供配电系统内部的电容、电感等储能元件，在发生故障或操作时，由于工作状态发生突变，将产生充电、再充电或能量转换变化过程，使电压暂态分量强制振荡叠加形成操作过电压，其作用时间约为几毫秒到数十毫秒之间，过电压倍数一般不超过4倍。
操作过电压的幅值和波形与电网结构及其参数、断路器性能、系统接线、故障类型、操作对象及限压设备的性能等因素有关，具有随机性，这使得对操作过电压的定量分析大多依靠系统实测、暂态网络分析仪（TNA）或计算机模拟分析等方法。
3 操作过电压允许水平各电压等级相对地计算用最大操作过电压的标么值（1.0p.u.=√2Um/√3）应按以下数值选取：1）35kV及以下低电阻接地系统为3.2p.u.。
2）66kV及以下（除低电阻接地系统外）为4.0p.u.。
3）110kV及220kV系统为3.0p.u.。
3kV-220kV系统，相间操作过电压宜取相对地过电压的1.3-1.4倍。
当采用氧化锌避雷器限制操作过电压时，相对地及相间计算用最大操作过电压的标么值需研究确定。
4 间歇电弧接地过电压及保护66kV及以下系统发生单相间歇性电弧接地故障时，可产生过电压，过电压的高低与接地方式有关。
一般情况下最大过电压不超过以下数值：1）不接地系统为3.5p.u.。
过电压对电力机车高压电气设备的影响摘要：在电力机车高压电气设备运行的过程中，会遇到许多种类的过电压，它们分别由不同的原因产生而成。
本文对其进行简要分析，探寻得出过电压对电力机车高压电气设备运行产生的影响，并根据现有的情况总结得出了相关的措施，从而对过电压起到一个预防的作用，进一步保障电气设备运行的安全性与稳定性。
关键词：过电压；电力机车；高压电气设备前言：近年来，由于我国铁路基础设施的不断完善，铁路的交通运输能力有所增长，给社会发展和经济发展做出了积极贡献。
然而，在实际应用过程中，由于各种原因，一些牵引电力设施的安装和维护仍然存在一定的风险，因此，确保这些设施的正常使用和可靠性，已经成为当务之急。
一、电力机车运行中的过电压及对高压电气设备造成的影响由于电力机车需要承载25k V 的单向交流，而且它们必须面临极端的室内和室外条件，这就使得它们的高压电气设施极易遭受外界的冲击，而且，一旦出现超载，这些设施的损害将变得极其严重。
尽管目前已经采取措施来改善电力机车的绝缘状况，但是，鉴于中国的供用电系统与汽车的运营系统并非完全独立，这就导致了绝缘的质量参数存在差异，从而导致绝缘的匹配出现偏差。
为此，必须全面评估各种影响因素，包括外部环境、过电压等，并且根据这些信息，提出完善的解决方案，来避免发生危及电气设备的事故。
电动汽车的电压问题可以分为四种：由相位变化引起的电压、由弓网关系引起的电压、操作电压以及大气电压[1]。
（一）弓网关系形成的过电压及其影响电力机车的正常工作依赖于电池板的电流，电池板的电流来源于电池板与电缆之间的电流。
电池板与电缆之间的电流来源于电池板的电流，电池板的电流来源于电池板与电缆之间的电流。
电池板的电流来源于电池板与电缆之间的电流，电池板的电流来源于电池板的电流，电池板的电流来源于电池板的电流。
当超高的电流达到极限时，它们将与变压器一起发挥巨大的威胁，从而严重损害电动汽车的传动系统，例如损坏传动系统的滑块，甚至引发传动系统的断路。
过电压无论在工业生产中还是日常生活中，电能依然作为主要能源之一，而电能的产生、传输、分配、使用都是通过电力系统来完成的，电力系统及配套设施因为一些外部原因和内部原因随时都面临着过电压的威胁，过电压的危害有很多，例如：对流过雷电流的建筑及防雷设施造成损坏；对电力线路或电气设备绝缘造成损坏，中断供电；造成人员触电危险；导致火灾或者爆炸等诸多危害。
化工生产具有特殊性、连续性、危险性，对电力系统安全可靠的运行有比较高的要求，所以，对电力系统及配套设施采取完备的防过电压措施是非常有必要的，下面对过电压的分类、产生原因、预防及防过电压设备选型做简单的介绍。
一、过电压的分类：二、过电压产生的原因：根本原因：电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化。
1.雷电过电压的常见形式及产生的原因：①直击雷过电压：雷闪直接击中电气设备导电部分时出现的过电压。
②感应雷过电压：雷闪击中电气设备附近地面，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设备上感应出的过电压。
③雷电波侵入过电压：由于架空线路或金属管道对雷电的传导的作用产生的过电压。
2.工频过电压常见形式及原因：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相发生接地故障时，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。
3.谐振过电压常见形式及原因：①线性谐振过电压：当系统在某种接线方式下形成了电感、电容串联回路，回路自振频率又恰好与电源频率相等或接近时就会发生串联谐振现象，使电气设备出现过电压。
②铁磁谐振过电压：非线性电感与电容串联而激发起的一种谐振现象称为铁磁谐振，它会使电气设备出现过电压。
③参量谐振过电压：发电机转动时等效电感参量发生周期性变化，若连接容性负载，如空载输电线路，会与电容形成谐振，甚至在无励磁的情况下，也能使发电机端电压不断上升，形成过电压，这种现象又称作发电机自励过电压。
高压电动机的过电压防护
【摘要】：分析了各类产品的电动机的过电压限制情况，提出了六柱全相双
安全保护装置，可以很好的保护电动机绝缘。
【关键词】：电动机绝缘、过电压。
在中压系统内，高压电动机的绝缘最为薄弱，相同电压等级下，与其他
设备的耐压值差距很大，例如，10kV的变压器雷电冲击耐压值为75kV，而10kV
电动机的雷电冲击耐压仅为34kV。由于高压电机线圈分布电容的影响，陡升和
陡降的过电压冲击波，会对线圈的匝间绝缘造成伤害。因此，对高压电动机的绝
缘保护即需要考虑主绝缘的保护，还要考虑匝间绝缘的保护。相当于电力系统中
的其他设备，高压电机的过电压保护最为困难。
目前市场上对过电压限制的产品种类繁多，原理也不尽相同，保护效果
及产品本身安全也差距很大。主要有以下几种：
1、普通三相无间隙金属氧化物避雷器
此种避雷器主要是针对大气过电压设计的，可以有效限制主要产生于相
对地之间的大气过电压。但是，对于主要产生于相间的真空开关截流操作过电压
起不到很好的限制作用。很多文献对此都有详细的论述。
2、三相四柱型组合式过电压保护器
此类保护器是针对大气过电压和操作过电压设计的，分为带串联间隙和
无间隙两种。带串联间隙的产品因有间隙结构，残压值可以相对较低，但间隙存
在了冲击系数、放电延时、间隙放电值受到气压等环节因素的影响，难以稳定等
诸多问题，实际动作值已超过设备的耐压值，起不到保护作用。另外，串联间隙
击穿时会产生陡降的截波，对电机绕组的匝间绝缘十分不利。同时，由于串联间
隙的阻隔作用，该产品在出厂后对氧化锌元件无法进行在线或离线检测，元件的
工作状态令人担忧。无间隙的产品，因结构中存在中性点，系统平衡时会使相单
元荷电率升高，老化加快。而且，在不同的运行工况下，中性点电位不确定，可
能造成地相氧化锌元件过载损坏。这两种产品最大的安全隐患是，在四星型结构
中，每一氧化锌元件所能承受的电压是二分之一的线电压，如果其中任意一支单
元损坏，其他元件就会因为承受不住全部的线电压而损坏，从而发展成系统相间
短路事故。即所谓的“雪崩效应”。这类保护器保护不了设备，自身还容易发生事
故，以及将事故扩大化。
3、阻容吸收器
此类保护器是针对操作过电压设计的，能够有效降低操作过电压的陡沿，
有利于高压电机绕组的匝间绝缘保护，但是，对于大能量的雷电过电压限制幅值
效果不佳。另外，目前市场上的阻容吸收器在无谐波和谐波污染严重的系统内，
电阻的功率变化很大，因此电阻极容易烧毁，发生事故。在正常运行时，阻容吸
收器会增大系统电容电流，在很多系统不能安装。此类产品应用范围有限，事故
率高，保护不全面。
4、六柱全相双安全保护装置
该产品综合了目前各种过电压保护器的特点，采用△/Y型结构，如图
（一）所示。△型为相间过电压限制单元接线方式，Y型为相对地过电压限制单
元的接线方式。并且该产品无串联放电间隙，因而避免了串联放电间隙带来的一
系列问题，并且使相间单元和相地单元完全独立，可以根据过电压类型独立选择
氧化锌阀片参数，使安全性能和保护性能达到最优效果。该产品结构简单、运行
可靠，保护性能优越。并装有氧化锌元件特性在线监测仪和过电压动作计数器，
可以对过电压保护器的特性和系统过电压情况做实时监测。
下面以10kV电动机过电压保护为例说明其工作特性：
10kV电动机的绝缘水平：
工频耐压水平：
UR= 2Ud+3=24kV Ud为电机额定电压：10.5kV
雷电冲击耐压水平：
UBIL=34kV
操作冲击耐压水平：
UBSL=0.82 UBIL =28kV
DY型无间隙氧化锌过电压保护器参数：
相对地氧化锌元件参数：
1mA直流参考电压为：
1.7为5kA标称雷电冲击电流下，相对地氧化锌元件的残压比；
1.09为10kV电机的雷电冲击绝缘配合系数。
相间氧化锌元件参数：
考虑到相间氧化锌元件直接跨接在相间，对阀片的安全性有更高的要求，可
按较为保守的方法来计算相间氧化锌阀片的1mA直流参考电压：
1mA直流参考电压为：
下面核算各组氧化锌元件在最大系统工作电压下的荷电率，保证DY型无间
隙氧化锌过电压保护器在正常运行时的可靠性:
相间最大工作电压峰值
相对地最大工作电压峰值
相对地阀片的最大荷电率 系统正常运行时；
相对地阀片的最大荷电率 系统单相接地时；
相间阀片的最大荷电率。
由以上结果可知：在系统发生单相接地故障时，相对地阀片的最大荷电
率较高，但是荷电率较高主要影响氧化锌元件的寿命。一般认为，荷电率<0.75
时，氧化锌元件寿命可以达到100年。而系统在单相接地故障下运行只是一种短
时的暂态运行状态，在这种状态下即使是较高的荷电率，也不会明显地影响氧化
锌元件的使用寿命。所以，上述各组氧化锌元件在各种运行状态下都能够满足长
期安全运行的要求。
下面核算该保护器的保护特性：
高压电机的相间过电压来源于真空断路器开断时产生的截流过电压，现代真
空断路器的截流值只在数安培以内，可取该操作冲击电流通过相间氧化锌元件时
的残压比1.2，
相间保护过电压值：；
相对地过电压保护值：
由此可见，六柱全相双安全保护装置在保证自身安全运行的条件下，可
以有效地抑制雷电过电压和操作过电压，对高压电动机起到全面的保护作用。
图（一）
参考文献
1、高压电动机的过电压保护 龙世清
2、带串联间隙四星型接法的MOA王川、杜世俊
3、过电压防护及绝缘配合 张纬跋、何金良等
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
