电源电器过电压及其保护

知识点：对地过电压

（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。

2）操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压。特点是具有随机性，但最不利情况过电压倍数较高。

常见的有：

①空载线路合闸和重合闸过电压。

②切除空载线路过电压。

③切断空载变压器过电压。

④弧光接地过电压。

3）谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。特点是过电压倍数高、持续时间长。

过电压措施

1、变压器过电压保护措施

为了防止变压器绕组绝缘在过电压时被击穿，必须采取适当的过电压保护措施，目前主要采用下列措施：

（1）避雷器保护。在变压器的出线端装设避雷器，当雷电波从输电线侵入时，避雷器的保护间隙被击穿，过电压波对地放电，这样雷电波就不会侵入变压器，从而保护了变压器。

（2）加强绝缘。除了加强变压器高压绕组对地绝缘外，针对雷电波作用的特性，还要加强首端及末端部分线匝的绝缘，以承受由于起始电压分布不均匀而

出现的较高的匝间电压。这种方法效果有限，而且加厚绝缘使散热困难，同时减少了匝间电容，增大了匝间电压梯度。目前只在35kV及以下的变压器中采用。

（3）增大匝间电容。匝间电容相对于对地电容愈大时，则电压的起始分布愈均匀，电压梯度越小，因此增加匝间电容是有效的过电压保护措施。过去常采用加装静电板或静电屏的方法，现在在110kV以上的高压变压器上，广泛采用纠结式线圈。纠结式线圈制造工艺简单，不增加材料，与连续式线圈相比能显著增大匝间电容，所以现在高压大型电力变压器的高压绕组大多数采用了这种绕线法。

2、交流特高压输电系统限制内部过电压的主要措施

1）输电线路上装设高压并联电抗器，其中性点通过小电抗接地；

2）线路的架空地线（避雷线）采用光纤电缆（OPGW）或良导体导线；

3）变电站母线和输电线路上装设吸收能量较大的避雷器；

4）断路器采用合分闸电阻；

5）在GIS变电站中采用有电阻接入的隔离刀闸装置。

3、防止雷电侵入波引起过电压的措施

1）装设避雷针

2）装设避雷线

3）装设避雷器

4）加装熔断器

4、电网中限制操作过电压的措施

1）选用灭弧能力强的高压开关；

2）提高开关动作的同期性；

3）开关断口加装并联电阻；

4）采用性能良好的避雷器,如氧化锌避雷器；

5）使电网的中性点直接接地运行。

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