摘要：为保证电力系统稳定正常的运行，对电力系统过电压及接地的研究有着十分重要的意义。如何合理准确地分析并计算出变电站、发电厂的雷电侵入波过电压有着重要的意义。本论文以某220kV变电站为例，分析变电站的雷害来源，主要包括雷直击变电站及沿线路传过来的雷电波。由于雷击线路的机会比雷直击变电站的机会大得多，因此沿线路侵入变电站的雷电波行波是对变电站电气设备构成威胁的主要方式之一，也是进行雷击过电压分析的重要内容。
此外，研究系统接地的目的就是为了在事故以及雷击的情况下，利用大地做为接地电流回路，从而保证人身与设备的安全。由此可知，接地的形式可分为两种，一种为防雷接地，一种为保护接地：前者是为了避免雷电的伤害，而将避雷针、避雷线和避雷器等防雷设备配以相应的接地装置，以便于把雷电流导入大地；后者则是为了保护人身安全及电器设备安全。
关键词：过电压；雷电波；接地；防护
1.电力系统过电压的类型
1.1内过电压
1.1.1电力系统操作过电压
操作过电压是内部过电压的一种类型，发生在由于“操作”引起的过渡过程中。所谓“操作”包括断路器的正常操作；也包括各类故障，例如接地故障、断线故障等。由于“操作”，使系统的运行状态发生突然变化，导致系统内部电感元件和电容元件之间电磁能量的互相交换，这个转换常常是强阻尼的、振荡性的过渡过程。因此操作过电压具有幅值高、存在高频振荡、强阻尼以及持续时间短等特点。由于操作过电压的数值与系统的额定电压有关，所以随着系统额定电压的提高，操作过电压的幅值亦迅速增长。目前采取的有效措施主要有：线路上装设并联电抗器，采用带并联电阻的断路器以及金属氧化物避雷器等。在中性点直接接地系统中，常见的操作过电压有：合闸空载线路过电压、切除空载线路过电压、切除空载变压器过电压、以及解列过电压等。其中以合闸过电压最为严重。在中性点非直接接地系统中，主要是弧光接地过电压，其防护措施是使系统中性点经消弧线圈接地。
1.1.2电力系统谐振过电压
电力系统中包括有许多电感和电容元件，作为电感元件的有电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈以及线路导线等的电感，作为电容元件的有线路导线的对地电容和相问电容、补偿用的串联和并联电容器组以及各种高压设备的寄生电容等。在系统进行操作或发生故障时，这些电感和电容元件，可能形成各种不同的振荡回路，在一定得能源作用下，产生谐振现象，引起谐振过电压。谐振过电压不仅会在进行操作或发生故障的过程中产生，而且可能在过渡过程结束后的较长时间内稳定存在，直到发生新的操作，谐振条件受到破坏为止。谐振过电压的严重性既取决于它的持续幅值，也取决于它的持续时间。通常认为系统中的电阻和电容元件为线性参数，电感元件则一般有三类不同的特性参数。对应三种电感参数，在一定的电容参数和其他条件的配合下，可能产生三种不同的谐振现象。
（１）线性谐振
电路中电感参数为常数，电感值不随元件上的电压或电流的变化而变化。这类电感元件主要有不带铁心的电感元件及激磁特性接近线性的带铁心的电感元件。在交流电源的作用下，当系统的回路的自振频率等于或接近电源频率时，可能产生强烈的线性谐振现象。
（２）铁磁谐振
电路中的电感元件因带有铁心会产生饱和现象，电感参数不再是常数，而随着电流或磁通的变化而变化。这种含有非线性电感元件的电路，在满足一定条件时，会产生铁磁谐振。与线性谐振比较，铁磁谐振现象具有很多特点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆铁磁谐振现象常发生在由空载变压器、电压互感器和电容组成的回路中。
（３）参数谐振
系统中某些元件的电感参数在外力的影响下发生周期性的变化，例如电机旋转时，电感参数的大小周期性变化。当电机接有电容性负荷，参数配合不当时，就可能产生参数谐振现象，参数谐振过电压亦被称作旋转电机的自励磁或自激过电压。实际电力系统的结构比较复杂，发生故障和操作的方式很多，可能发生谐振的接线方式也比较多。
1.2外过电压
雷电是自然界的一种静电放电现象。在阳光照射地面后，地面水分蒸发成水蒸汽，受热变轻上升。上升气流中水汽遇冷气凝成小水滴，当水滴聚积很多时即成为云，云层很厚时便形成乌云。云层中可带有不同电荷。乌云可通过如下三种效应起电，即①水滴破裂效应:云中水滴被强气流吹袭，会分成两个以上水滴，而较大水滴带正电，较小水滴带负电，于是云层带有不同的电荷；②吸收电荷效应:宇宙射线作用下，大气中存在正负两种离子，且空间存在自上而下的电场，该电场使云层上部聚负电，下部聚正电，在气流作用下使云层分离，从而使云层带不同种电荷；③水滴冻冰效应：云滴在气流作用下升入高空，遇冷结成冰晶后开始下降，在下降中又遇到云滴，在冰晶周围形成水膜，在冰晶及水膜间形成了电位差，其冰晶带负电而水膜带正电。在上述过程反复进行下，水膜不断加厚，在较强气流吹动下，水膜被吹散，形成许多带正电的小水滴，且吹到云层顶部，形成云团顶部带正电，云团底部带负电。
2.过电压防护方法
目前雷电防护技术的核心是等电位理论，暂态过电压能够产生危害的原因就是系统之间产生的电位差。当遭受雷电袭击时，不论被保护物带有多高的电位，只要使它们处在均压等电位的环境场中就是安全的。由变电站设备引下线产生雷电反击也是产生过电压的重要途径，变电所遭受的雷击主要来自两个方面：一是雷直击在变电所的电气设备上；二是架空线路的感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电所，因此，直击雷和雷电波对变电所进线及变压器的破坏的防护十分重要，装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针位置应根据变电所设备中而布置图的情况而确定，且安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求，确定避雷针的安装位置后，在根据规程公式进行计算，校验是否在保护范围之中。
变压器的防雷保护应根据容量人小、损坏影响程度及供电重要性决定，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘装设避雷器时，减少雷电电流在连接线上的压降，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主变绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压，从而减少了雷电对变压器破坏的机会。
微机保护及自动化装置以其高度灵敏性、速动性和维护管理的方便性，在电力系统中得到了高速的发展和广泛的应用。但微机系统的电子器件工作电压仅几伏，传递信息电流小至微安级，对外界的干扰极其敏感，而雷电流产生的瞬变电磁场对微电子设备的干扰和损害尤为严重常采用电磁屏蔽，即系统间、设备间要达到电磁兼容的标准要求同时，采用过电压保护器防止元器件损坏，即在微机系统的电源回路、信号接口等回路安装过电压保护器，经限制器将己产生的过电压钳制于限制值以下，保证系统设备或元器件免于异常动作或损坏过电压保护器的设置或选择应按其保护系统的重要级别或系统回路接口全面、系统地统筹考虑。因此，微机系统的防雷保护工作应全而、综合地予以考虑，在可靠性评估的基础上进行设计或技术改进任何单一的防护技术并不能有效地防止雷电的侵害。
参考文献
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[2]周扬天、王巨丰.配电变压器大气过电压分析及其防护[J].广西电力2003（04）
[3]赵智大.《高电压技术》.中国电力出版社
[4]陈慈萱.《过电压保护原理与运行技术》.中国电力出版社
论文作者:陈磊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：过电压论文; 谐振论文; 电感论文; 雷电论文; 系统论文; 元件论文; 电容论文; 《电力设备》2019年第4期论文;