摘要：电气设备的正常运转对电力系统的稳定、高效、安全运行有着决定性作用，相关部门单位为了维护电气设备的正常、稳定运行投入了大量的人力、物力。尽管如此，过电压问题一直以来对电气设备的安全、稳定运行有着较大的影响，由于各种原因所导致的电气设备过电压现象，让电力系统遭受了巨大的损失，危及用户和供电部门人员的生命财产安全。因此，本文对日常生活中常见的各种过电压的产生原因和不同特征进行了综合分析，结合日常工作经验提出了对电气设备过电压问题不同的防范措施，希望广大群众悉知，做好日常防范，希望对同行有所帮助，从而在日常工作中对电气设备做到精细化管理。
关键词：电气设备 过电压 安全防范
过电压指的超过电气设备正常运行电压并同时损伤或者破坏电力系统绝缘或者保护性设备的电压异常升高现象。并且，电力系统中的电气设备工作的安全可靠性与过电压的大小密切相关。据相关事故统计分析，由过电压所引起的电气设备绝缘损坏事故在电力系统故障中占到主导地位。所以，对电气设备过电压现象进行有效分析，找到相应得的安全防范措施对电力系统的正常、稳定、安全运行有着重要意义。
一、电气设备过电压产生原因、分类及相关特征分析
电气设备过电压现象的产生一般分为大气过电压和内不过电压。大气过电压的形成主要是由雷电云防电所引起，电气设备由于电磁场原因遭受雷击后会引起内部磁场紊乱造成电压异常升高，所以大气过电压可以分为直击雷过电压和感应雷过电压两种；内部过电压的分类很多，通常情况下，我们把操作或故障所引起的时间较短的过电压称为“操作过电压”，除此之外，因其他原因所引起的电流回路的自震荡频率与供电电源频率相近或相同时，会产生电压的谐振现象，并且可以持续较长时间，这类过电压我们称为“谐振过电压”。
1.直击雷过电压产生原因及特征
直击雷过电压指的是电气设备由于磁场作用被雷电击中后雷电流在电气设备内部被击物阻抗（包括设备接地电阻）所形成的电压降，其幅值受到被击物阻抗的性质和参数及雷电流的大小和上升幅度影响。并且，雷电云对地放电现象会多次重复，每次放电过程可以分为先导放电和主放电两个阶段，对电气设备影响最大的是主放电，它的幅值很高，上升速度和频率较大，形成的过电压现象较大，相应也较重。直击雷过电压的特点就是过电压电压较高，能量较大，所产生的破坏程度较为严重，几乎所有绝缘部件都无法承受，会对电力系统造成较大的破坏，但是持续时间较短。
2.感应雷过电压产生原因及特征
感应雷过电压的产生原因主要是当雷击中电气设备附近建筑物或者地面时，静电感应和电磁感应会在电气设备内部产生感应电流，从而产生感应过电压。这是因为雷电云在先导放电阶段通过先导通道内的大量电荷将其附近的电气设备上感应出与雷电云电荷相等但极性相反的电荷，一般叫做束缚电荷，而与雷电云相同极性的电荷就会通过电力系统接地点直接进入地面，从而形成较高的感应过电压。但是感应过电压一般不会超过500KV，并且仅会对35KV及以下的电力系统造成一定的闪络影响，引发闪络事故，对110KV及以上的电力系统由于该系统中的绝缘设备耐受力较高，一般不会引发闪络事故。感应雷过电压的特点就是电气设备具有一定的耐受力，它所造成的影响取决于电气设备绝缘设备的耐受程度高低，并且感应雷过电压的持续时间较长。
3.操作过电压产生原因及特征
操作过电压一般分为切断空载线路过电压、电弧接地过电压、切断空载变压器过电压三种，它们的形成原因大致相同，但也存在一定的区别点。1）切断空载线路过电压的形成原因是在切断电力系统中的空载设备时，由于电流会在电路中形成一定的电磁感应从而由于回流效应产生一定的电压，就会产生操作过电压使绝缘设备闪络或者击穿。此种过电压会受到诸多因素影响，它的幅值不会很高，造成的影响不会很大。2）电弧接地过电压的产生原因大都是因为电力系统单相接地故障时，常会出现电弧，流过另外两相对地电容电流，其大小一般为几安到几十安，但不会引起断路器跳闸。由于受到各种因素影响，电弧接地过电压的过压值不会很大，但是它的波及面较广，发生几率较高，并且容易在系统绝缘设备耐受程度较差时造成一定的系统破坏性，我们在日常工作中需要着重注意。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆3）切断空载变压器过电压和切断空载线路过电压形成原因类似，主要是用灭弧能力较强的断路器切除空载变压器或感应负载时，有可能在被切除的电器和开关上产生过电压，产生的主要原因是断路器的截流现象。
4.铁磁谐振过电压产生原因及特征
除了上述电气设备过电压现象外，由于电力系统中存在一些电感元件会形成一些非线性电路，当操作或故障使其满足谐振条件时，会引起线路过电压。并且这种过电压趋于稳态，持续时间较长，可以持续到新的操作或故障可以将这个谐振状态破坏为止，造成的后果十分严重。
二、强电电气设备过电压保护方式及相关部件性能分析
1.雷击过电压设备保护措施
对于雷击后所形成的过电压，我们对电气设备的采取的保护措施一般是安装避雷针或者避雷器，但是这两者的安装要求和防护范围是不一样的。防护直击雷过电压最有效的办法就是在电气设备周围安装避雷针，并且安装个数和高度需要由被保护设备的范围直径决定。为了防止雷击避雷针后，雷电流在避雷针接地阻抗上的电压降高电位对被保护的设备放电（这种情况我们一般称为逆闪络或者电反击），还应保证被保护设备与避雷针的空间距离不小于5米，其外壳与避雷针接地体在地中的距离不少于3米。但是考虑到电气设备的相对密集性，为了降低上述这两个安全距离，我们一般要求装设避雷针的独立接地体电阻不小于10欧。这里需要说明一点的是，一般情况下电厂主机房不设避雷针，但是为保护其他设备在布置上的需求，除了安装相应的接地装置外，还需要安装多条地下引线用作雷电流分流。
避雷器的保护效果要比避雷针的好上很多，但是它的安装成本与维护费用也相较更高。一般情况下我们可以利用避雷器的放电特性将侵入电厂电气设备中的雷电波限制在一定数值内，对于直接接触侵入波的设备来说，主变压器的价值较高且绝缘水平较低，一般将避雷器尽量靠近主变压器，提升它的抗压性能。
2.电气设备内部过电压保护措施
对于操作过电压和谐振过电压来说，它们的安全保护措施主要由电气设备的协调设备完成，一般通过安装稳压器、稳流器和相应的接地线，将电流安全地导入地下，从而保障电气设备的安全稳定运行，主要方式有安装灭弧能力较强的断路器，在线路连接时进行中性点接地方式操作。
三、供电系统电气设备过电压安全保护作用
1.电气设备安全保护作用
对于电气设备进行安全保护作用主要体现在对工作人员和用户的生命财产安全保护方面，保护的同时还可以保证电气设备的安全、高效、稳定、经济运行，从而提高电力系统的经济效益，还可以避免因各类电气设备过电压造成的经济、生命安全纠纷，保障社会的和谐稳定发展。
2.供电系统电气设备安全保护措施
供电系统的电气设备安全保护措施主要是进行相关设备避雷针和避雷器的安装，定时或者不定时地进行检查维护，涉及到用户家中的保护措施主要是普及安装相应的漏电保护器，避免各种意外引发的电气设备故障和供电系统故障。
总的来说，电气设备的过电压安全防范是一个复杂且系统性的问题。就发电厂和变压站来说，相关电气设备周围必须安装一定的避雷设备，选择正确的过电压保护装置，采取一些补充措施尽量避免内部操作过电压和谐振过电压的产生。在日常工作中我们需要加强对设备的运维保养，做好绝缘设施的监督预试工作，注重对过电压保护装置性能的定期检测，从而使得电气设备保持良好的绝缘性能，进而确保电力系统安全稳定运行。
参考文献：
[1]何聪,李军浩,张芊,张亮,韩旭涛,张轩瑞.过电压下电气设备局部放电特性研究现状[J].高压电器,2018,54(11):9-19.
[2]赵红帅.电力系统产生铁磁谐振过电压的原因及消除方法[J].南方农机,2018,49(18):145.
[3]王福亮.浅析电气装置过电压的产生与保护[J].科技与创新,2018(11):148-149.
论文作者:张鑫
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/18
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